マイクロン、20年以上の研究を経て4F² DRAMを断念：6F²に留まり3D DRAMに賭ける理由

マイクロンは、20年以上にわたる研究を経て4F² DRAMを断念しました。社長兼CTOのスコット・デバー氏は、このジオメトリは既存の6F²レイアウトに対して実質的な密度優位性をもたらさず、製造コストと複雑性を大幅に増大させると述べています。この決定は、同社の将来ロードマップを示したマイクロンのテクノロジーウェビナーで発表され、マイクロンは4F²から撤退する唯一の主要DRAMメーカーとなり、サムスン、SKハイニックス、中国のCXMTは4F²を推進し続けています。

マイクロンは4F² DRAMを捨て、6F²に留まる

マイクロンは、4F² DRAMの商業化に向けた長年の取り組みを終了し、当面は確立された6F²ジオメトリでメモリセルを製造し続けます。同社は、6F²に対して理論上33%の密度向上を約束するレイアウトである4F²に「20年以上」の研究を投資したと述べています。

代わりにマイクロンのロードマップは、6F²の積極的なスケーリングに焦点を当てています。高密度1δ（1-デルタ）メモリは歩留まりを向上させており、高度なウェハ接合を備えた1-ε（1-イプシロン）は開発中で、同社は平面DRAMの将来として「ζÅ」（ゼータ-オングストローム）と「ηÅ」（イータ-オングストローム）を挙げています。最近500億ドルの拡張が行われたマイクロンのボイシキャンパスで1δメモリを生産します。

4F²と6F²はセルジオメトリを表し、プロセスノードではない

4F²と6F²はDRAMセルのジオメトリであり、ロジックプロセスノードではありません。これらはDRAMセルの形状とレイアウトを表し、物理的なサイズはレイアウトとプロセスノードの組み合わせによって決まります。

DRAMはロジックと同じノード命名法を使用しません。各DRAMセルにはトランジスタとキャパシタの両方が含まれており、スケーリングが複雑になるためです。DRAMベンダーは、世代の変化を1γ（ガンマ）や1δ（デルタ）などのラベルで示します。これらは、時間の経過に伴う連続的な改善を示すために使用されるギリシャ文字です。

マイクロンのCTOは、DRAM密度を決めるのはセルフットプリントではなくキャパシタ間隔だと述べる

マイクロンの社長兼CTOであるスコット・デバー氏は、DRAM密度は最終的には公称セルフットプリントではなく、キャパシタに必要な間隔によって決まると主張しています。ジオメトリを6F²から4F²に縮小することは、紙の上では簡単な密度向上のように見えますが、デバー氏によると、実際にはそれほど密度は向上せず、コストと複雑性が大幅に増加します。

デバー氏は、マイクロンが4F²を「発明」し、同社はそれを商業化する方法を解明するために「20年以上」を費やした後、それを破棄したと述べました。Tom's Hardwareは、ロードマップに関する見出しで同じ結論を提示し、このアーキテクチャは実質的な密度優位性を提供せず、製造の複雑性とコストを増大させ、根本的なスケーリング限界を抱えていると説明しました。

3D DRAMがマイクロンの真の長期的ターゲット

マイクロンによると、DRAMの真の未来は3D DRAMです。これは、DRAMストレージセルの複数の物理層が互いに垂直に積み重ねられたメモリデバイスです。これは、DRAMをロジックの上に単純に積み重ねること（マイクロンがウェハ接合と呼ぶもの）とは異なります。

フラッシュメモリは10年以上にわたってセルを3次元で積み重ねてきましたが、フラッシュは、高層ビルの床のように積み重ねることができる単純なチャージトラップトランジスタに依存しています。DRAMセルは動的です。各ビットには、電荷が漏れるトランジスタと対になる繊細で高アスペクト比のキャパシタが必要です。これらの背の高いキャパシタを横向きに倒し、熱クロストークや信号破壊なしに垂直にスケーリングするには、基本的なDRAMアーキテクチャの完全な見直しが必要です。

この移行は一夜にして起こるものではありませんが、2Dスケーリングが物理的な限界に達するにつれて、3D DRAMが業界の向かう先です。

サムスン、SKハイニックス、CXMTは依然として4F²を追求中

マイクロンの主要競合他社3社（サムスン、SKハイニックス、CXMT）はすべて、4F²設計を進めています。特にCXMTは、年末までにサーバー向けDDR5 RDIMMに4F² RAMを搭載すると主張しています。

短期的には、競合他社が4F²メモリを大規模に経済的に製造できた場合、マイクロンは課題に直面する可能性があります。マイクロンは、4F²がコストのかかる短命な回り道になるという大きな戦略的賭けに出ています。サムスン、SKハイニックス、またはCXMTが垂直チャネルトランジスタの採用に数十億ドルの設備投資を費やし、キャパシタのスケーリングで早期に壁にぶつかった場合、マイクロンの移行スキップの決定は先見の明があったように見えるでしょう。High-NA EUV、先進材料、ウェハオンワェハ接合をゼータおよびイータ時代を通じて使用して確立された6F²リソグラフィから残りの効率を引き出すことにより、マイクロンは、モノリシック3D DRAMが経済的に実行可能になったときに最初にゴールを切るために、現金とエンジニアリング帯域を節約することを目指しています。

Hacker Newsのコメント投稿者はこのフレーミングに懐疑的

Hacker Newsで最も賛成票を集めた批判は、マイクロンの発表が戦略なのか、競争上の不利を再構成したものなのかを疑問視しました。

これはむしろ、より良いイノベーションに飛び込むかのように「スキップ」するふりをしている、イノベーションの曲線の後ろにいる企業のように聞こえます。実際の真実は、彼らが古いものに固執しているということです。選択として再構成されています。「4F²を捨てる」ことがそんなに良いアイデアなら、なぜ競合他社がそれをリリースするという愚かな選択をする直前に手の内を見せるのでしょうか？なぜカードを後まで伏せておかないのでしょうか？これが brilliant な戦略ではなく、投資家向けのスピンではない限り。

別のコメントは、現在のDRAMマークアップにより、さらなる研究支出が不要になると主張しました。「彼らが得ているマークアップでは、ビットを手はんだ付けしてもまだ先行しているでしょう。既存のプロセスをスケーリングする方が、研究にさらに投資するよりも理にかなっています。」

別のコメント投稿者は、近い将来のプロセス変更がDRAM経済を大きく動かすとは悲観的で、「近い将来、DRAMのBOMコストを1GBあたり1ドル未満に下げられるような大きなブレークスルーはまだ見えません。4F²でもそれはできないでしょう。」と書いています。

2つのコメントはプレゼンテーションと供給に対処しました。1つは、ロードマップ画像が「mojibakeのように見える」と述べ、「6F²ζÅ DRAMを購入できることに興奮していますが、存在しないAIデータセンター用に予約されるだろうと思います」と冗談を言いました。もう1つは、記事に2つのセルレイアウトを比較する図が含まれていないことに失望し、「6Tと4Tの違いを示す画像を入れなかったのは残念です」と書いています。

重要な事実を一目で

マイクロンは20年以上の研究を経て4F² DRAMを断念し、6F²を継続します。
4F²は6F²に対して理論上33%の密度向上を提供しますが、マイクロンは実際の密度を決定するのはセルフットプリントではなくキャパシタ間隔であると述べています。
マイクロンのロードマップは、1δ（歩留まり向上中）、1-ε（高度なウェハ接合、開発中）、その後平面DRAM向けにζÅとηÅをターゲットにしています。
マイクロンのボイシキャンパス（500億ドルの拡張が行われた場所）で1δメモリを生産します。
サムスン、SKハイニックス、CXMTはすべて4F²を継続しており、CXMTは年末までに4F²サーバーDDR5 RDIMMを主張しています。
マイクロンの長期的な賭けはモノリシック3D DRAMであり、DRAMセルが漏れるトランジスタと高アスペクト比のキャパシタを対にするため、完全なアーキテクチャの見直しが必要です。