サムスンが24GBのDDR5 ICを開発中：768GBのDDR5モジュールが可能に

サムスンは今週、クラウドデータセンターを運営する顧客の要望に応えて、24Gb DDR5メモリデバイスを開発していると発表しました。このICにより、サーバー用の最大768GBのメモリモジュールや、クライアントPC用の大容量メモリソリューションの構築が可能になります。また、サムスンは、EUV（Extreme Ultraviolet：極端紫外線）リソグラフィを用いたDRAM技術の特徴を明らかにしました。

24Gb DDR5チップを開発中

SeekingAlphaの記録によると、サムスンの幹部は今週の決算説明会で、「クラウド企業の需要と要求に応えるために、最大24GbのDDR5製品も開発している」と述べました。

サムスンはすでに、8個の16Gb DRAMデバイスをベースにした32個の16GBスタックを使用する512GB Registered DIMM（RDIMM）メモリモジュールのデモを行っています。8-Hiスタックでは、シリコン貫通型のビアインターコネクトを使用し、低消費電力と高品質な信号を実現します。

8-Hiスタックに24GバイトのメモリICを使用することで、1スタックの容量を24Gバイトに、32チップモジュールの容量を768Gバイトに増やすことができます。このようなRDIMMを使用すると、8つのメモリチャネルを持ち、チャネルごとに2つのモジュールをサポートするサーバーCPUに、12TB以上のDDR5メモリを搭載することができます。ちなみに、メモリを大量に消費するワークロード向けに設計された現在のIntel Xeon Scalable「Ice Lake-SP」CPUは、最大で6TBのDRAMをサポートします。

さらにサムスンは、チャネルごとに1つ以上のRDIMMを使用しないメインストリームおよび超高密度サーバー向けに、96GB、192GB、384GBのモジュールを製造することができますが、追加のDRAM容量は確実に活用できます。

クライアント・アプリケーションでは、16GbのICの代わりに24Gbのメモリ・チップを使用することで、メモリ・モジュールの容量を50%増加させることができ、24GBおよび48GBのDDR5モジュールが期待されます。一方、Samsungは、当面は16GビットのDDR5デバイスが主流になるだろうと述べており、24Gビットのデバイスがクライアントアプリケーションに使われるとしても、すぐには期待できないとします。

DRAMの縮小が難しくなる

DDR5メモリの特徴は、データ転送速度の向上や性能向上に加えて、デバイスごとの容量を64Gb（DDR4では16Gb）まで増やすことができることと、1つのチップ内にDRAMを8～16個（容量による）まで積むことができる（DDR4では4個）ことです。

メモリICデバイスの容量を16Gbから32Gbへと2倍に増やすことは、新しいプロセス技術ではノード間の密度を目に見える形で向上させることができないため、DRAMのトランジスタやキャパシタの構造を縮小することが難しくなっていることから、困難を伴います。例えば、サムスンは最先端のDUVのみの製造プロセスを15nmノードと呼んでいますが、5層のEUVに依存した最新のD1a技術は14nmと呼ばれています。

「当社の14nm DRAMは、業界の14nmクラスで最小の設計ルールです」とSamsungの幹部は述べました。 「下半期には5層にEUVを適用して量産する」と語りました。

15nmから14nmという小さなステップは、新しい装置の使用や積極的な高密度化に伴うリスクを増大させたくないというサムスンの保守的なアプローチによるものです。とはいえ、DDR5やその歩留まり向上、EUVリソグラフィをもってしても、1デバイスあたりの集積度を高めるのはそう簡単ではないことは確かです。その意味では、サムスンが24GビットのDDR5デバイスを開発したことは十分に意義があると言えるでしょう。

これまで同社は、D1aが使用するEUV層の数を公表していなかった。DUVによるマルチパターニングの代わりにEUVを用いることで、サムスンはプロセス工程数とDRAMコストを削減します。サムスンは現在、14nm D1aベースの16GビットDRAMを顧客にサンプリングしており、2021年後半に量産を開始する予定です。

いつ？

サムスンは、24GビットのDDR5 ICを事前に発表した最初のメモリメーカーであり、このような大容量のDRAMデバイスを活用する最初の企業の一つとなるでしょう。問題は、その時期です。

競争上の理由からか、サムスンは24GビットDDR5 DRAMとそのベースとなる大容量メモリモジュールの生産開始時期を明らかにしませんでした。インテルのXeon Scalable「Sapphire Rapids」プロセッサが2022年半ばに市場に投入されたときに、超大容量のDDR5メモリモジュールに対する当面のニーズに対応するため、サムスンは16Gbベースの512GB RDIMMを用意し、現在、さまざまなサーバー顧客にサンプリングしています。

したがって、24Gbベースの大容量モジュールは、長い検証プロセスを経ることなく、できるだけ早く導入したいという顧客がいない限り、後から登場することになるでしょう。