Arbeitsspeicher Micron: Neue LPDDR5X-DRAM-Speicher mit neustem 1-Beta-Prozessknoten

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Der US-amerikanische Speicherhersteller Micron wird seine neuen LPDDR5X-Speicher im neuen 1β-(1-beta-)DRAM-Technologieknoten fertigen. Das verspricht höhere Bitdichten und bessere Energieeffizienz für ein breites Anwendungsspektrum, vom Rechenzentrum bis zum Smartphone. EUV-Technik wird aber erst bei der nächsten Iterationsstufe zum Einsatz kommen.

Micron Technology (Micron) hat die Serienreife seines 1β-(1-beta-)DRAM-Technologieknotens bekannt gegeben. Das Unternehmen nutzt diese neuste Prozessgeneration zum Fertigen seiner mobilen LPDDR5X-DRAM-Arbeitsspeicher (Low-Power-Double-Data-Rate-5X), die Datenübertragungsraten von 8,5 Gigabits (GBit) pro Sekunde erreichen. 1β wird der letzte DRAM-Produktionsprozess des Unternehmens sein, der auf Deep-Ultraviolet-(DUV-)Lithographie basiert und keine EUV-Anlagen (Extreme Ultraviolet) verwendet.

Mit ihrem LPDDR5X-DRAM schließen die US-Amerikaner zum südkoreanischen Speichergiganten Samsung Electronics auf, der im Oktober das bis dato schnellste LPDDR5X-DRAM mit derselben Datenrate vorgestellt hat. Ausgewählte Smartphone-Hersteller und Chipsatz-Partner haben nach Angaben aus Boise, Idaho bereits Qualifizierungsmuster erhalten.

Laut Micron sorgt der neue 1ß-Knoten „für eine erhebliche Steigerung von Leistung, Bit-Dichte und Energieeffizienz“. Diese Eigenschaften sei für viele Anwendungen essenziell, etwa Echtzeit-Dienstleistungen und den Einsatz in Rechenzentren. Doch auch Applikationen wie die Bildverarbeitung auf Smartphones sollen profitieren, da die hohe Bandbreite eine schnelle Datenverarbeitung unterstütze und somit reaktionsschnell datenintensive Anwendungen unterstützt – bis hin zu hochauflösende 8K-Videoaufnahmen.

LPDDR-DRAM: Mehr Bits pro Fläche

Erst im letzten Jahr hatte Micron seinen 1α (1-alpha-)Technologieknoten in die Serienproduktion eingeführt – rund ein Jahr vor der Konkurrenz.

Der neue 1β-Fertigungsprozess verwendet das High-K-Metal-Gate (HKMG) der zweiten Generation des Unternehmens. Verglichen verglichen mit einem ähnlichen DRAM-Baustein, der auf dem 1α-Knoten des Unternehmens hergestellt wurde, soll sich die Bitdichte eines 16-GBit-Speicherchips etwa um 35 Prozent und dessen Energieeffizienz um ca. 15 Prozent verbessern. Die neue Fertigungstechnologie wird insbesondere für DDR5- und LPDDR5X-Chips mit hoher Kapazität für Mobil-, Server- und Desktop-Anwendungen von Nutzen sein.

„Die Einführung unseres 1-beta-DRAM steht für einen weiteren Schritt in der Speicherinnovation, die durch unsere firmeneigene multistrukturelle Lithographie kombiniert mit bahnbrechender Prozesstechnologie und hochmodernen Werkstoffkompetenzen ermöglicht wird“, sagt Scott DeBoer, geschäftsführender Vizepräsident für Technologie und Produkte bei Micron. Der Knoten ermögliche mehr Bits pro Speicher-Wafer als jemals zuvor und schaffe „die Grundlage für die Einführung einer neuen Generation von datenintensiven, intelligenten und energieeffizienten Technologien – von der Edge bis zur Cloud.“

Micron hat seine neuen LPDDR5X-DRAM mit den verbesserten dynamischen Spannungs- und Frequenz-Skalierungserweiterungs-Kerntechniken (eDVFSC) des JEDEC-Standards ausgestattet. Der Zusatz von eDVFSC bei doppelter Frequenzstufe von bis zu 3.200 Megabits pro Sekunde soll für verbesserte Energieeinsparungen und somit für eine effizientere Energiekontrolle sorgen, je nachdem, wie Endverbraucher ihre Geräte nutzen.

Am physikalischen Limit: Anspruchsvolle Lithographie und Nanofertigung

Der branchenerste 1β-Knoten von Micron ermöglicht nach eigenen Angaben eine höhere Speicherkapazität bei geringerem Volumen, was niedrigere Kosten pro Daten-Bit möglich macht. Damit sich mehr Bits auf eine Fläche integrieren lassen, müssen die Schaltkreise verkleinert werden. Bei dieser fortlaufenden Miniaturisierung – praktisch kommt alle zwei Jahre ein neuer Prozessknoten mit noch kleineren Strukturen auf den Markt – tasten sich die Hersteller zunehmend an die Grenzen der Physik heran. Thy Tran, Vice President of DRAM Process Integration bei Micron, erläutert: „Um unsere Speicherzellenintegration voranzutreiben, kommen bei 1β auch neue Prozesse, Materialien und fortschrittliche Anlagen zum Einsatz, so dass wir das Speicherzellen-Array schrumpfen können.“

Anders als seine Konkurrenten Samsung und SK Hynix kommt Micron nach eigenen Angaben in der Produktion noch ohne EUV-Belichtungsanlagen mit extrem ultravioletter Strahlung aus. In der Fertigung kämen stattdessen firmeneigene, hochmoderne Multi-Patterning-Techniken und Immersionsverfahren zum Einsatz, um die winzigen Strukturen hochpräzise herzustellen. Nach eigenen Angaben hat Micron den letzten Jahren mehrere Milliarden US-Dollar in die Umwandlung seiner Mikrochip-Herstellungsanlagen zu zukunftsweisenden, hoch automatisierten nachhaltigen und KI-orientierten Produktionsstandorten investiert. Dies umfasst Investitionen in sein Werk in Hiroshima, Japan, das 1β-DRAM serienmäßig herstellen wird. (me)

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