Micron, một trong những hãng sản xuất chip lớn nhất thế giới sẽ bắt đầu sản xuất một bộ nhớ mới, bằng cách sử dụng công nghệ silicon vias (TSVs). Đây là kỹ thuật ba chiều, cho phép xếp chồng các chip lên và nối với nhau qua những đường truyền theo phương thẳng đứng (vias). >>> IBM công bố chip vi mạ...
Micron, một trong những hãng sản xuất chip lớn nhất thế giới sẽ bắt đầu sản xuất một bộ nhớ mới, bằng cách sử dụng công nghệ silicon vias (TSVs). Đây là kỹ thuật ba chiều, cho phép xếp chồng các chip lên và nối với nhau qua những đường truyền theo phương thẳng đứng (vias).
Công nghệ sản xuất chip tiên tiến này cho phép bộ nhớ lai (HMC) đạt tốc độ nhanh gấp 15 lần so với công nghệ hiện nay.
Bộ nhớ 3D sẽ được sản xuất tại trụ sở nghiên cứu của IBM ở Đông Fishkill, NewYork, sử dụng quy trình công nghệ high-K metal 32nm của công ty.
Công nghệ 3D mới của IBM được sử dụng để kết nối các vi mạch 3D, sẽ là nền tảng sản xuất thương mại các khối bộ nhớ mới. (Nguồn: physorg.com)
HMC sử dụng công nghệ tiên tiến TSVs - ống dẫn dọc kết nối điện của các chip riêng lẻ để tạo nên hiệu suất cao phù hợp với DRAM. HMC cung cấp băng thông và hiệu suất vượt xa khả năng của thiết bị hiện hành, đồng thời cũng đòi hỏi năng lượng ít hơn 70% để chuyển dữ liệu - chỉ bằng 10% so với bộ nhớ thông thường.
HMC sẽ tạo ra một thế hệ chip mới với nhiều ứng dụng khác nhau, từ kết nối mạng quy mô lớn tới tính toán hiệu năng cao, tự động hóa công nghiệp và sản phẩm tiêu dùng.
"Đây là cột mốc quan trọng trong ngành công nghiệp để sản xuất chất bán dẫn 3D", Subu Iyer thuộc IBM cho biết. "Chúng tôi sẽ tung ra những ứng dụng vượt ra ngoài bộ nhớ thông thường, phục vụ các ngành công nghiệp khác trong vài năm tới, con chip công nghệ 3D sẽ mang lại các sản phẩm tiêu dùng và chúng ta có thể thấy được những cải thiện mạnh mẽ trong thời gian sử dụng pin và chức năng của thiết bị".
Ngành công nghiệp bán dẫn đang tiến vào không gian ba chiều, khi các nhà sản xuất tìm cách xếp chồng nhiều lớp chip để tăng tốc độ, giảm điện năng tiêu thụ. Micron, một trong những hãng sản xuất chip lớn nhất thế giới, dự kiến bắt đầu sản xuất bộ nhớ mới bằng công nghệ silicon vias, viết tắt là TSVs. Đây là kỹ thuật cho phép những chip riêng lẻ xếp chồng lên nhau, sau đó kết nối bằng các đường truyền chạy theo phương thẳng đứng xuyên qua nhiều lớp vật liệu.
IBM công bố công nghệ chip 3D nhằm tạo nền tảng cho một thế hệ bộ nhớ có hiệu suất vượt xa các thiết bị hiện hành. Trọng tâm của công nghệ này là bộ nhớ lai HMC, thiết kế dựa trên những ống dẫn dọc TSVs để liên kết điện giữa các chip riêng lẻ. Cách bố trí mới giúp các lớp chip trao đổi dữ liệu nhanh hơn, đồng thời tận dụng không gian hiệu quả hơn so với kiểu sắp xếp truyền thống.
Theo thông tin được công bố, HMC có thể đạt tốc độ nhanh gấp 15 lần công nghệ bộ nhớ hiện nay trong những ứng dụng phù hợp. Bộ nhớ 3D sẽ được sản xuất tại cơ sở nghiên cứu của IBM ở Đông Fishkill, New York, bằng quy trình high-K metal 32nm của công ty. Công nghệ kết nối 3D này được xem là nền tảng để IBM tiến tới sản xuất thương mại các khối bộ nhớ thế hệ mới trong tương lai.
Điểm đáng chú ý nằm ở cách TSVs tạo thành những đường dẫn điện thẳng đứng, thay vì chỉ kết nối các thành phần trên cùng một mặt phẳng. Nhờ vậy, HMC có thể cung cấp băng thông lớn hơn, đáp ứng tốt hơn nhu cầu truyền dữ liệu nhanh trong các hệ thống hiện đại. Thiết kế này đặc biệt phù hợp với DRAM, loại bộ nhớ thường phải xử lý lượng dữ liệu lớn trong thời gian rất ngắn.
HMC không chỉ tăng tốc độ mà còn hướng tới việc giảm đáng kể năng lượng cần thiết khi chuyển dữ liệu giữa các thành phần. Theo IBM, mức năng lượng mà HMC cần thấp hơn 70% so với công nghệ hiện hành, chỉ bằng khoảng 10% bộ nhớ thông thường. Sự khác biệt này có ý nghĩa lớn với thiết bị phải hoạt động liên tục, trung tâm dữ liệu quy mô lớn và các hệ thống đòi hỏi hiệu suất cao.
Công nghệ chip 3D có thể mở rộng phạm vi ứng dụng vượt khỏi những mô-đun bộ nhớ thông thường đang phổ biến trên thị trường. HMC được kỳ vọng phục vụ kết nối mạng quy mô lớn, các hệ thống tính toán hiệu năng cao và nhiều bài toán xử lý dữ liệu chuyên sâu. Ngoài ra, công nghệ này còn hướng tới tự động hóa công nghiệp cùng nhiều sản phẩm tiêu dùng cần tốc độ xử lý cao nhưng vẫn phải tiết kiệm năng lượng.
Subu Iyer thuộc IBM nhận định đây là một cột mốc quan trọng đối với ngành công nghiệp sản xuất chất bán dẫn 3D. Ông cho biết IBM sẽ đưa công nghệ này vào những ứng dụng vượt ra ngoài bộ nhớ thông thường, phục vụ nhiều ngành công nghiệp khác trong vài năm tới. Khi được tích hợp vào sản phẩm, chip 3D có thể góp phần cải thiện mạnh mẽ thời lượng pin và chức năng của các thiết bị tiêu dùng.
Dù công nghệ vẫn đòi hỏi quy trình sản xuất chính xác, việc xếp chồng chip bằng TSVs cho thấy hướng phát triển mới của ngành bán dẫn đang hình thành rõ rệt. IBM đặt kỳ vọng HMC sẽ trở thành nền tảng cho những sản phẩm vừa nhanh hơn, vừa tiết kiệm năng lượng hơn trong nhiều lĩnh vực. Sự xuất hiện của bộ nhớ 3D vì thế đánh dấu bước chuyển từ thiết kế chip phẳng sang cấu trúc tận dụng cả chiều cao, mở rộng đáng kể khả năng của điện tử hiện đại.
