三星電子執行副總裁暨記憶體全球業務行銷部負責人Jinman Han，日前受邀於2021年全球半導體聯盟（GSA）記憶體論壇中發表主題演講；宣佈三星將與產業攜手合作，一同開發新世代記憶體解決方案，迎向近在眼前的未來。GSA記憶體論壇為全球半導體聯盟的盛會，集結全球記憶體、邏輯、系統設計社群於一堂，共商記憶體與系統架構的未來發展。

長久以來，記憶體產業致力滿足市場對更大容量、更快速度，及更高頻寬的需求。為迎戰快速成長的市場，企業應從各自追求技術創新的方式，改為以宏觀視野規劃未來藍圖，共同凝聚產業向心力。三星於記憶體技術領域上，將與業界展開合作，率先推動新世代解決方案的開發。

面對數據浪潮，記憶體運算與子系統需加速創新。三星持續與時俱進，引領業界開發新技術，並提供現有系統架構所需的升級，包括HBM-PIM、AXDIMM、Smart SSD和運作於CXL介面的DRAM。

三星率先業界採用極紫外光（EUV）與金屬閘極（HKMG）製程，透過技術優勢，揭開記憶體的全新紀元。除了運用銅金屬混合式接合（Hybrid Copper Bonding ）等創新技術優化熱性能，三星更以卓越的V-NAND技術，持續突破記憶體的堆疊方式。

Jinman Han表示：「相較於過去企業單打獨鬥的個體創新，三星相信記憶體產業未來將透過集思廣益的解決方案，迎向未來種種挑戰。展望未來，三星將與產業攜手打造陣容更堅強、更具永續性的IT生態圈，建構數位未來。」

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率先投入3D垂直架構，開創全新時代

若將宇宙的歷史視為一年，至今年底人類存在於地球的時間估計不超過14秒。隨著超過1700億個星系持續擴張，太陽與地球絕非位居宇宙中心；此比喻亦適用於半導體產業。
 
將比指甲還小的半導體晶片放至電子顯微鏡下觀察，一個微型宇宙將映入眼簾。每顆晶片厚度雖僅有1毫米，但上面有數百萬個精心打造的空間以存放大量資料。
 
NAND Flash快閃記憶體解決方案的儲存單元多年來均採2D架構，即是將晶片按比例排列於平面上，然而2D架構的資料儲存量卻相當有限。
 
為解決此挑戰，三星進行廣泛研究，並率先開發創新的V-NAND（「V」代表垂直）快閃記憶體；亦即於垂直堆疊的3D空間中，利用通孔技術連接各層儲存單元。三星因此成為全球首間成功研發與量產此記憶體解決方案的公司。
 
3D V-NAND於2013年問世，與過往十幾年市場使用的傳統2D架構截然不同；創造記憶體領域的全新典範。2D至3D技術演變的差異，可比喻為居住1或2層樓住宅的人，初次搬進公寓大樓的全新感受。
 

V-NAND：展現三星無可比擬的半導體研發實力

採用突破性垂直3D架構的V-NAND，自初期震撼亮相至今已逐漸成為業界標準。
 
三星於2013年發表的第一代V-NAND解決方案為24層，如今已達近200層且持續增加中。然而，如同建築高樓大廈般，僅提升V-NAND堆疊層數是不夠的。
 
大樓除了聳立外還得穩固，並配合高度建置安全快速的電梯供搭乘者來去自如。此外，亦需考量各層樓間的隔音與建築物的高度限制。
 
V-NAND解決方案亦是如此。儘管層數相近，仔細觀察後即可發現各方案的功能架構存在細微差異。對半導體而言，細微差異即可產生截然不同的結果，因此至關重要。
 

以單堆疊蝕刻技術打造業界最小儲存單元

將時間拉回至2013年。
 
為突破半導體2D平面架構的限制，三星研發出將儲存單元立體堆疊的技術。當時因層數不多，因此高度並非迫切的考量因素。然而，隨著市場對層數增加的高度整合與高容量產品需求漸增，三星工程師不得不開始思考產品高度帶來的物理限制。
 
經過縝密規劃，三星領先其他半導體業者，推出可克服潛在高度問題的V-NAND解決方案，成功研發迄今最小的儲存單元。三星的176層第七代V-NAND產品，高度與業界100+層第六代V-NAND相近。
 
三星運用創新的3D微縮（scaling）技術壓縮表面積與高度，將儲存單元的體積縮小達35%。微縮過程中亦有效控制單元之間可能出現的干擾，因此可於一定高度下堆疊更多層數，成功克服業界的挑戰限制。
 
三星的單堆疊蝕刻（Single-Stack Etching）技術領先業界，可一次堆疊逾100層，並由10億多個孔洞互相連接。憑藉超小單元與專利單堆疊蝕刻技術，三星在打造數百層V-NAND解決方案方面擁有絕對優勢。
 

展望未來：革命性第七代與第八代V-NAND解決方案

2021年下半年，三星計畫發表以第七代V-NAND晶片為基礎的消費級固態硬碟（SSD），預估將成為業界最小的儲存單元尺寸。此創新產品的最大輸入／輸出（I/O）速度估計每秒可達2.0 Gbps，預期可滿足第四代PCIe介面（PCIe Gen 4） 及下一代 PCIe Gen 5 的效能要求。此外，解決方案經優化後支援多工處理高負載程式，可同時進行3D建模和影片編輯等工作。
 
三星亦規畫將第七代V-NAND的應用範圍擴大至資料中心SSD。此外，為鼓勵使用資料中心的公司降低功耗，三星新一代低功耗解決方案V-NAND與前一代相比，可提升能源效率16%。
 
三星更已研發具有超過200層的第八代V-NAND晶片，將依市場需求規劃上市時程。
 

三星V-NAND未來目標：突破千層大關

在半導體產業中，一切皆非偶然。開創全新技術不僅需要時間，還需要大量資本與投資。即便面臨種種挫折與挑戰，三星仍秉持打造更美好生活的熱忱、承諾與責任感，積極實踐創新，進而成為全球半導體領導品牌。
 
如同三星歷經十多年研究後，順利於2013年推出第一代V-NAND產品；未來當面臨產品高度極限時，三星將運用3D微縮技術持續領先突破。展望未來，當三星V-NAND解決方案達超過1000層的水準，品牌仍將致力確保產品具優異的可靠性。
 

延展實境開創新典範，半導體扮演更關鍵角色

受惠於技術高速發展，全球正逐漸進入延展實境（Extend Reality，XR）所開創的新典範。此次疫情大幅加速延展實境的普及化，日常生活虛實交疊的時代將更快到來。此外，IT裝置與技術的升級，必須採用與過往截然不同的做法，代表半導體將扮演比以往更重要的角色。
 
三星將持續運用先進技術打造創新半導體產品，致力創造更美好的生活；所有儲存於電子裝置的珍貴回憶，都將持續常伴人們左右。
 
註一：非揮發性記憶體，即使電源中斷，儲存資料也不會消失。

全球先進半導體技術領導品牌三星電子，近日發表整合式電源管理晶片（PMIC）S2FPD01、S2FPD02與S2FPC01；為業界首款專為第五代雙倍資料率（DDR5）雙列直插式記憶體模組（DIMM）設計的晶片。

新一代DRAM解決方案的設計，不同於以往將PMIC放置於主機板上；而是將PMIC整合至記憶體模組。此技術突破可提高相容性與訊號完整性，並提供穩定的效能表現。

為提升性能效率與負載暫態響應（load-transient response）， DDR5 PMIC搭載高效率混合閘極驅動器（hybrid gate driver），以及非同步雙相降壓（dual-phase buck）技術基礎的專屬控制架構。

此架構可供DC電壓降壓時，針對輸出負載電流變動進行快速暫態調適；同時因應調整轉換，將輸出電壓調節至接近穩定狀態。控制架構更具有脈衝寬度調變與脈衝頻率調變功能，可避免模式切換時出現延遲或故障。

三星電子系統半導體（System LSI）行銷部副總Harry Cho表示：「全新PMIC解決方案－S2FPD01、S2FPD02和S2FPC01，不僅效能升級，更可透過低漣波輸出電壓，將DDR5的性能優勢完整發揮；供資料中心、企業級伺服器與PC等有效處理複雜且需要大量記憶體的工作。」

專為DDR5 DIMM設計的PMIC解決方案中，S2FPD01和S2FPD02可透過其優異性能，滿足現今資料中心與企業級伺服器的即時運算需求，包括執行大量分析、機器學習與各項運算工作。而FPD01與FPD02則分別適用於低密度模組與高密度模組應用。

此外，全新PMIC解決方案以高效率混合閘極驅動器取代線性穩壓器（linear regulator），實現高達91%的能源效率。

S2FPC01則專為桌上型電腦和筆記型電腦設計；採用90奈米製程，以更小的封裝規格提供更敏捷的表現。

S2FPD01、S2FPD02與S2FPC01三款電源管理晶片樣品，目前已供三星客戶使用。

三星於2019年4月即宣布投資133兆韓元，本次公布的投資額大幅提高38兆韓元；以達成三星2030年成為邏輯晶片全球龍頭廠的目標。過去兩年來，三星持續與多家IC設計公司、元件與設備廠商，以及學術單位密切合作，逐步朝該目標前進。

晶圓代工事業的擴展，將有助推動以新一代科技為基礎的新興產業，包括AI、5G與自動駕駛等。

三星電子同時宣布已於韓國平澤廠建置全新P3生產線，預計於2022年下半年完工。該晶圓廠配備最新設施與技術；主要將生產採用極紫外光（EUV）曝光技術的14奈米DRAM與5奈米邏輯積體電路。

三星電子副會長暨設備解決方案部（DS）負責人金奇南博士（Kinam Kim）表示，「整個半導體產業已面臨一個分水嶺，如今正是擬定長期策略與投資的最佳時機。針對持續穩居市場領導地位的記憶體事業部，三星亦將持續投資布局，並引領產業發展。」

身為全球最大的半導體生產基地之一，平澤廠將成為下一代創新技術的領導樞紐。