Samsung Electronics Co. Ltd., Marktführer bei fortschrittlicher Speichertechnologie, kündigte heute den Start der Massenproduktion der industrieweit ersten 10-nanometer (nm) Class* DDR4 (Double-Data-Rate-4) DRAM-Chips mit 8-gigabit (Gb) und daraus abgeleiteten Modulen an. DDR4 DRAM entwickelt sich weltweit schnell zu dem am häufigsten produzierten Memory für PCs und IT-Netzwerke und Samsungs neueste Fortschritte werden helfen, den branchenweiten Übergang zu innovativen DDR4-Produkten zu beschleunigen.

Samsung hat erstmals in der Branche die Tür zum „10nm-Class DRAM“ geöffnet, nachdem technische Herausforderungen beim DRAM-Skalieren gemeistert werden konnten. Diese Probleme wurden mithilfe aktuell verfügbarer ArF (Argon Fluoride) Immersions-Lithografie ohne den Einsatz von EUV-Equipment (Extreme Ultra Violet) gelöst.

Samsungs Roll-out des 10nm-Class (1x) DRAM kennzeichnet erneut einen Meilenstein für das Unternehmen, nachdem es als erster Hersteller im Jahr 2014 mit der Produktion von 20-nanometer (nm)** DDR3 DRAM mit 4Gb begonnen hat.

„Unser 10nm-Class DRAM ermöglicht das Höchstmaß an Investment-Effizienz in IT-Systemen und entwickelt sich damit zu einer neuen Wachstumsmaschine für die globale Memory-Branche“, sagt Young-Hyun Jun, President of Memory Business, Samsung Electronics. „In naher Zukunft werden wir auch 10nm-Class Mobile DRAM-Produkte der nächsten Generation mit höchsten Speicherdichten auf den Markt bringen, um Hersteller von Mobilgeräten zu helfen, noch mehr innovative Produkte zu entwickeln, die Nutzern von Mobilgeräten weiteren Komfort bieten.“

Samsungs führendes 10nm-Class DDR4 DRAM mit 8Gb verbessert die Wafer-Produktivität bei 20nm 8Gb DDR4 Memory erheblich, und zwar um über 30 Prozent.

Das neue DRAM unterstützt eine Datenübertragungsrate von 3.200 Mbit/s und ist damit über 30 Prozent schneller als 20nm DDR4 DRAMs mit 2.400Mbit/s. Außerdem benötigen neue Module auf Basis der 10nm-Class DRAM-Chips 10 bis 20 Prozent weniger Energie als ihre Pendants in 20nm-Prozesstechnologie. Dies verbessert die Design-Effizienz von HPC-Systemen (High-Performance Computing) der nächsten Generation und anderen großen Enterprise-Netzwerken. Ferner eignet sich das neue DRAM auch für die PC- und Mainstream-Server-Märkte.

Das industrieweit erste 10nm-Class DRAM ist das Ergebnis von Samsungs fortschrittlicher Memory-Design- und Fertigungstechnologie-Integration. Um ein äußerst hohes Maß an DRAM-Skalierbarkeit zu erzielen, hat Samsung seine technologische Innovation einen Schritt weiter gebracht als der, der für 20nm DRAM verwendet wurde. Technologische Schlüsselentwicklungen beinhalten Verbesserungen bei der proprietären Cell-Design-Technologie, QPT (Quadruple Patterning Technology***) Lithografie und Ultra-Thin Dielectric Layer**** Deposition.

Im Gegensatz zur NAND-Flash-Memory-Technologie, bei der eine Zelle aus nur einem Transistor besteht, benötigt jede DRAM-Zelle einen Kondensator und einen Transistor, die miteinander verknüpft sind. Normalerweise befindet sich der Kondensator auf dem gleichen Bereich wie der Transistor. Bei dem neuen 10nm-Class DRAM kommt eine weitere Schwierigkeit hinzu, weil sehr schmale zylinderförmige Kondensatoren, die große elektrische Ladungen speichern können, auf wenigen Dutzend Nanometer große Transistoren gestapelt werden müssen, woraus über acht Milliarden Zellen entstehen.

Samsung hat die neue 10nm-Class Zellenstruktur mithilfe einer proprietären Schaltkreisdesigntechnologie und Quadruple-Patterning-Lithografie erfolgreich entwickelt. Mithilfe von Quadruple Patterning, das die Nutzung von existierendem Fotolithografie-Equipment ermöglicht, legte Samsung auch die technologische Grundlage zur Entwicklung von 10nm-Class DRAM (1y) der nächten Generation.

Darüber hinaus ermöglichte eine ausgefeilte Dielectric Layer Deposition-Technologie weitere Leistungssteigerungen bei den neuen 10nm-Class DRAMs. Ingenieure von Samsung verwendeten ultradünne dielektrische Layer mit einzigartiger Gleichförmigkeit auf einer Dicke von wenigen Angström (ein zehn Milliardstel eines Meters) auf Zell-Kondensatoren, woraus eine ausreichende Kapazität für eine höhere Zell-Leistungsfähigkeit resultiert.

Basierend auf seinen Fortschritten mit dem neuen 10nm-Class DDR4 DRAM erwartet Samsung, zu einem späteren Zeitpunkt des Jahres eine 10nm-Class Mobile DRAM-Lösung mit hoher Speicherdichte und Geschwindigkeit auf den Markt bringen zu können, was seine Führungsposition auf dem Markt für Ultra-HD Smartphones weiter festigen wird.

Während Samsung eine breite Palette an 10nm-Class DDR4-Modulen mit Kapazitäten von 4GB für Notebooks und bis 128GB für Enterprise Server vorstellt, erweitert das Unternehmen mit seinem neuen 10nm-Class DRAM-Portfolio im Laufe des Jahres sein Angebot an 20nm DRAMs.

* Hinweis für Redakteure 1: 10nm-Class ist ein Prozesstechnologie-Node zwischen 10 und 19 Nanometer, während 20nm-Class für ein Prozesstechnologie-Node zwischen 20 und 29 Nanometer steht.

** Hinweis für Redakteure 2: Samsungs Erfolge im Jahr 2014 waren um DDR3- und DDR4-Produkte angesiedelt, die 20nm-Prozesstechnologie nutzen und von 20nm-Class Prozesstechnologie zu unterscheiden ist. Das erste 20nm-Class DRAM-Produkt des Unternehmens kam drei Jahre vorher auf den Markt. Im Jahr 2011 hat Samsung mit der Produktion von 20nm-Class 2Gb DDR3 begonnen. Ein Jahr später lief die Produktion einer kompletten DRAM-Produktfamilie inklusive 20nm-Class 4Gb DDR3 und 4Gb LPDDR2 basierten Packages und Modulen an.

*** Hinweis für Redakteure 3: Quadruple Patterning ist eine mehrfache Patterning-Technologie, die bei der Herstellung von High-End-ICs verwendet wird. Speziell im Fotolithografieprozess. Es gibt viele Möglichkeiten zum Einsatz mehrfacher Patterning-Technologie, doch das gemeinsame Ziel besteht darin, die Patterning-Auflösung zu erweitern und die Dichte an Leistungsmerkmalen über die Möglichkeiten herkömmlicher Lithografie hinaus zu erhöhen.

**** Hinweis für Redakteure 4: Dielektrische Materialien haben eine sehr geringe elektrische Leitfähigkeit und ermöglichen, dass ein elektrisches Feld mit minimaler Leckage aufrecht erhalten werden kann. In der Halbleiterfertigung werden dielektrische Materialien in vielen unterschiedlichen Schritten verwendet. Eine bedeutende Applikation für dielektrische Materialien in Samsungs 10nm-Class DRAM-Fertigung ist die Isolation von Kondensatoren und die Verhinderung elektrischer Leckage, was in einer wesentlichen Erhöhung der Kapazität und höherer Zellen-Leistungsfähigkeit resultiert.

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