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前言

人工智能时代，DRAM的容量扩展受到限制， 需要迫切解决，以满足应用的要求[2]。

3D DRAM是指以垂直方向存储位的体系结构，类似于3D NAND[1]。

3D X-DRAM可以使用现有的3D NAND闪存存储器工艺进行制造，只需进行微小的改变，大大降低了开发新的3D工艺所需的时间和成本。

图片： 2D -> 3D RAM
来源: appliedmaterials

挑战

DRAM的速度几乎比NAND快1000倍，并且通过使用高迁移率硅基底作为起始材料形成通道来实现这种速度。DRAM的高速也源于能够快速将电荷移入和移出电容器。

挑战有[3]：
缩放和层叠方面的挑战
电容器和晶体管的缩小
单元间连接以及通道数组

图。 2D RAM(左边）， 3D RAM(右边）WL/BL 磨蚀图
来源： technopat
由于DRAM单元的设计方式，无法将2D DRAM组件堆叠在一起。原因是DRAM单元具有较高的纵横比（长度比厚度长）。要将它们放置在侧面，需要超出当前能力的横向磨蚀（和填充）能力。

Lam Research 3D RAM

来源： 文献 [3]
现有的DRAM电路设计基本上需要组件：
一个位线（注入电流的导电结构）；
一个用于接收位线电流输出并控制电流是否流过电路（以及是否填充电路）的门电晶体管；
通过位线和晶体管流过的电流以0或1的形式存储在电容器中。

除了为3D DRAM提出新的体系结构设计之外，连接技术也至关重要。

NAND技术的尺寸已经发展到了300*层。3D DRAM设计仍处于早期阶段，可以说是蹒跚前进。Lam Research 第一代只有 28层堆叠。

Neo 3D X-RAM

NEO Semiconductor 推出其突破性技术3D X-DRAM™。是全球首款类3D NAND DRAM单元阵列，旨在解决DRAM的容量瓶颈。

来源： 闪存市场

NEO Semiconductor 的 3D X-DRAM™ 是首款基于无电容器浮体单元技术的类 3D NAND DRAM 单元阵列结构。它可以使用今天的 3D NAND 类工艺制造，只需要一个掩模来定义位线孔并在孔内形成单元结构。

将在2030年之前在DRAM中应用类似3D NAND的DRAM单元阵列，将使得1 Tb内存的生产成为可能。[3]。

从3D X-DRAM衍生出的其他新型存储结构，包括3D NOR闪存、3D铁电RAM（FFRAM）、3D电阻RAM（RRAM）、3D磁阻RAM（MRAM）和3D相变存储器（PCM）[2]。

展望

图： DRAM 容量发展趋势
来源： technopat

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参考文献

1. https://www.chinaflashmarket.com/News/2023-05/179202

2. NEO Semiconductor to Present Its Ground-Breaking 3D NAND and 3D DRAM Architectures at Flash Memory Summit 2023

3. 3D NAND Benzeri 3D DRAM Tasarımı Mümkün mü?

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