imec의 연구원들은 메모리 속도와 비용 효율성 향상을 목표로 개발된 CCD(Charge-Coupled Device) 기술을 기반으로 한 NAND-DRAM 하이브리드 메모리 아키텍처를 공개했습니다. 이 혁신적인 3D CCD 아키텍처는 GPU와 같은 처리 장치가 부적절한 메모리 대역폭으로 인해 데이터를 기다리는 데 지연이 발생하는 AI 컴퓨팅의 “메모리 벽” 병목 현상을 해결합니다.
이 디자인은 DRAM의 속도와 재기록 가능성을 NAND의 밀도와 결합하여 메모리 셀을 수직으로 쌓아서 기존의 평면 메모리 셀 배열과 구별합니다. 이 접근 방식은 3D NAND 아키텍처를 모방하며 더 높은 메모리 셀 밀도로 인한 누출 감소 및 비용 효율성 향상 등 잠재적인 이점을 제공합니다.
전통적으로 디지털 카메라에 사용되었던 CCD 기술은 메모리 시스템을 향상시키기 위해 채택되었습니다. imec의 프로토타입은 실리콘 대신 IGZO(인듐 갈륨 아연 산화물)를 사용하여 더 나은 데이터 보존 및 더 낮은 전력 소비와 같은 이점을 약속합니다. 프로토타입은 현재 제한된 수의 적층 레이어를 통합하고 있지만 4MHz를 초과하는 전하 전송 속도를 달성했습니다.
Imec은 3D CCD 아키텍처가 NAND와 유사하게 확장될 수 있으며 현재 상용 칩이 200개 레이어를 초과할 것으로 예상합니다. 이 아키텍처는 블록 수준 데이터 액세스를 위해 설계되어 바이트 주소 지정이 가능한 DRAM에 비해 최신 AI 워크로드에 대한 성능을 최적화합니다. 스토리지 메모리 프로그램 디렉터인 Maarten Rosmeulen은 “바이트 주소 지정이 가능한 DRAM과 달리 우리의 3D CCD 장치는 블록 수준 데이터 액세스를 제공하도록 설계되었으며 이는 현대 AI 워크로드에 더 적합합니다.”라고 말했습니다.
향후 계획에서는 이 아키텍처를 CXL Type-3 장치로 배치하여 업계 표준에 따라 GPU, CPU 및 가속기 간의 통신을 촉진합니다. 열 관리, 레이어 확장성, 프로토타입의 실제 통합 등 해결해야 할 몇 가지 과제가 있습니다. 그러나 성공할 경우 이 메모리 아키텍처는 AI 인프라의 DRAM과 관련된 비용을 크게 줄일 수 있습니다.
Imec의 지속적인 연구는 현재 설계를 능가하는 새로운 범주의 메모리 아키텍처의 확립으로 이어질 수 있으며 이는 메모리 기술 발전의 유망한 미래를 나타냅니다.
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