搶攻AI晶片市場 國研院攜旺宏研發高密度高頻寬記憶體

國研院半導體中心今表示，與旺宏電子合作開發出新型3D動態隨機存取記憶體雛形，有體積小、高頻寬、能耗低、耐用度高等優勢，未來有望成爲AI晶片的記憶體首選。記者張博瑞／攝影

隨着AI的快速發展，人工智慧產品已廣泛使用在百工百業及各種情境之下，而其中負責儲存資料的隨機存取記憶體（Random Access Memory, RAM）元件，在AI晶片中扮演着至關重要的角色。國研院半導體中心今表示，與旺宏電子合作開發出新型3D動態隨機存取記憶體雛形，有體積小、高頻寬、能耗低、耐用度高等優勢，未來有望成爲AI晶片的記憶體首選。

國科會轄下國家實驗研究院臺灣半導體研究中心今天召開記者會宣佈，與臺灣記憶體制造大廠旺宏電子公司合作，成功開發出「新型高密度、高頻寬3D動態隨機存取記憶體」（3D DRAM），具有體積小（高密度）、高頻寬、能耗低、耐用度高等優勢，是全世界最早開發出此種新型3D DRAM的團隊之一。

半導體中心元件技術組研究元楊智超解釋，AI晶片需要進行大量、快速的資料運算，在現在的AI晶片整體架構中，是利用半導體封裝技術，將2D平面製作的動態隨機存取記憶體（DRAM）層層堆疊及串連在一起，製作高頻寬記憶體（HBM），而與旺宏電子合作的新型3D DRAM，是以2顆氧化銦鎵鋅（IGZO）電晶體串聯而成，可將0與1的訊號儲存在2顆電晶體之間。這種無電容的新型結構設計，讓記憶體尺寸變得更小，因而在進行3D堆疊時能更緊密，也消除電容造成讀寫速度慢及耗能高的缺點。

楊超智說，新型3D DRAM除應用半導體中心「積層型3D晶片製程服務平臺」，另一項技術重點是透過旺宏電子的Bit-Cost Scalable專利製程技術，先將許多層記憶體的電流通道做垂直堆疊，再利用一次性的蝕刻，將記憶體單元陣列製作出來，大幅減少3D堆疊記憶體的製程步驟，節省製作時間、降低成本。

此外，現行AI晶片處理大量資料時，會面臨傳輸塞車的問題，楊智超指出，這一新型高密度、高頻寬3D動態隨機存取記憶體，即可大幅度提升資訊傳輸與處理的速度，有望成爲AI晶片的HBM記憶體首選，就像原本僅有一座電梯的大樓中，每一層樓都加裝手扶梯，就可有效縮短訪客抵達目標樓層的時間。

旺宏電子前瞻技術實驗室資深處長謝光宇則說，此次成功開發出的「新型高密度、高頻寬3D動態隨機存取記憶體」，可用於AI晶片中HBM記憶體。目前全世界僅有數個頂尖研究團隊提出此種3D DRAM的雛形及結構，均仍在實驗階段，尚未進入量產，是爲了未來5至10年的前瞻技術需求在佈局，未來3D DRAM若順利導入量產，將能在全世界建立起領先的地位，不過落地量產還有許多因素需考量，期程難評估。