Samsung Electronics fertigt schnellstes HBM2-DRAM

| Redakteur: Michael Eckstein

Schnelles Sandwich: Per hochkomplexer Durchkontaktierung verbindet Samsung gestapelte Speicher-Dies zu hochperformanten HDM2-DRAM-Modulen.
Schnelles Sandwich: Per hochkomplexer Durchkontaktierung verbindet Samsung gestapelte Speicher-Dies zu hochperformanten HDM2-DRAM-Modulen. (Bild: Samsung Electronics)

3D-Integration: Samsung stapelt mehrere Dies zu einem High-Bandwidth-Memory-2-Speicher-Sandwich und baut so das derzeit schnellste verfügbare DRAM. Der Speicher bietet noch weitere Besonderheiten.

Samsung Electronics hat mit der Massenproduktion von 8-Gigabyte-(GByte)-Speichern des Typs High Bandwidth Memory-2 (HBM2) der zweiten Generation begonnen. Nach eigenen Aussagen sind die „Aquabolt“ genannten Produkte die branchenweit ersten HBM2-Speicher, die eine Datenübertragungsgeschwindigkeit von 2,4 Gigabit pro Sekunde (Gbps) pro Pin erreichen. Damit seien sie besonders gut für Supercomputing-, Künstliche-Intelligenz- und anspruchsvolle Grafikanwendungen geeignet.

Durch das Hochfahren der Massenproduktion wird Samsung „eine stabile Versorgung mit Speichern in HBM2-Technik sicherstellen“, erklärt Jaesoo Han, Executive Vice President, Memory Sales & Marketing Team von Samsung Electronics. Nach seinen Aussagen erreichen Samsungs neue 8-GB-HBM2-Speicher mit 2,4 Gbit/s bei 1,2 V die derzeit höchste DRAM-Leistung. Zum Vergleich: 8-GB-HBM2-Packages der ersten Generation schafften 1,6Gbit/s bei 1,2V und 2,0Gbit/s bei 1,35V. Das entspricht einer Leistungssteigerung um fast 50 Prozent.

1,2 TByte Datendurchsatz pro Sekunde

Die Bandbreite eines 8-GByte großen HBM2-Packages beträgt 307 GByte/s. Dieser Wert ergibt sich aus der Berechnung 2,4 Gbit/s pro Pin x 1.024-Bit-Bus. Damit erreichen sie einen 9,6-mal höheren Datendurchsatz als 8 Gigabit (GBit) große GDDR5-Chips mit einer Datenbandbreite von 32 GByte/s (8 GBit/s pro Pin x 32-Bit-Bus). Ein System mit vier HBM2-Packages erreicht somit eine Bandbreite von 1,2 Terabyte pro Sekunde (TByte/s).

Samsung verwendet nach eigenen Aussagen ein TSV-Design und integrierte Wärmesteuerung (Thermal Control). TSV steht für „through silicon via“, meint also die Durchkontaktierung durch die Silizium-Plättchen (Die). Sie ermöglicht das Stapeln mehrerer Dies, also ein 3D-Integration von Teilchips. Ein 8 GByte-HBM2-Package besteht aus acht 8 GBit-HBM2-Dies, die mit über 5.000 TSVs pro Die vertikal durchkontaktiert sind.

Obwohl der Einsatz von so vielen TSVs Taktabweichungen (Clock Skew) bewirken können, ist es Samsung nach eigenen Angaben gelungen, den Signalversatz (Skew) auf ein beherrschbares Niveau zu minimieren und die Chip-Leistungsdaten im Prozess erheblich zu verbessern. Darüber hinaus beinhaltet das neue HBM2 eine zusätzliche Schutzebene (Protective Layer) auf der Unterseite. So erhöht Samsung die mechanische Stabilität. Neben den neuen Aquabolt-Speichern wird Samsung seine Flarebolt-Produkte, also die HBM2-Speicher der ersten Generation, weiterhin anbieten.

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