La tecnologia di memoria DDR5 4F² di China Changxin Memory è stata messa in dubbio dagli analisti di Wall Street: il lancio entro l'anno non significa che sia due anni avanti rispetto a Samsung. Il tasso di rendimento è la chiave

Riassunto:

Il produttore cinese di chip di memoria Changxin Memory (CXMT) ha recentemente annunciato il progresso della tecnologia di memoria DRAM di prossima generazione e prevede di lanciare moduli di memoria registrati DDR5 (RDIMM) per server utilizzando l'architettura dell'unità di memoria 4F² entro la fine del 2026. Poiché in precedenza si pensava che Samsung Electronics non avrebbe avanzato una tecnologia simile fino al 2028 circa, questo calendario è stato interpretato una volta come indicante che si prevede che Changxin Memory guiderà i suoi concorrenti coreani in architetture DRAM specifiche di circa due anni.

Gli analisti di Wall Street, tuttavia, sono cauti riguardo a questa affermazione. L’istituto di investimento Rosenblatt ritiene che sia ovviamente troppo presto per considerare che la roadmap tecnologica di Changxin Storage abbia raggiunto in questa fase un vantaggio decisivo. Bank of America ha inoltre sottolineato che le restrizioni all’esportazione degli Stati Uniti di apparecchiature avanzate per la produzione di semiconduttori potrebbero spingere Changxin Memory a fare maggiore affidamento sull’innovazione nelle strutture delle unità di memoria piuttosto che affidarsi semplicemente a processi di fotolitografia più avanzati per ridurre l’area del chip.

Il nocciolo di questo dibattito non è se Changxin Storage abbia compiuto progressi tecnologici, ma se la tabella di marcia tecnica annunciata possa davvero essere trasformata in prodotti commerciali stabili, a basso costo e su larga scala che possono essere consegnati. Per l'industria delle DRAM, il rilascio dei prodotti, il completamento della verifica tecnica, il superamento della certificazione del cliente e il raggiungimento della produzione di massa sono fasi completamente diverse.

Secondo Wccftech, Cao Kai, presidente di Changxin Memory, ha recentemente presentato i progressi della tecnologia DRAM 4F² dell'azienda alla conferenza Integrated Chip and Chiplet tenutasi a Shanghai e ha dichiarato che prevede di lanciare prodotti RDIMM DDR5 per server basati su questa architettura entro la fine del 2026. Se questo piano verrà realizzato come previsto, Changxin Storage avrà l'opportunità di introdurre prima la nuova architettura di unità di archiviazione nel mercato delle memorie per server.

Tuttavia, al momento, Changxin Storage non ha annunciato le specifiche prestazionali complete, la frequenza operativa finale, la capacità specifica, la resa della produzione di massa e lo stato di certificazione del cliente di questo prodotto. Pertanto, in questa fase, non è possibile giudicare se possa competere pienamente con i prodotti Samsung, SK Hynix e Micron in termini di prestazioni, costi e affidabilità basandosi solo sul tempo di rilascio.

4F² è una tecnologia di layout delle celle progettata per aumentare la densità di archiviazione DRAM. Per comprendere questa tecnologia è necessario prima comprendere la struttura di base delle celle di memoria DRAM tradizionali.

Le DRAM moderne solitamente adottano un'architettura 1T1C, ovvero ciascuna cella di memoria è costituita da un transistor e un condensatore. Il transistor è responsabile del controllo della lettura e della scrittura dei dati e il condensatore rappresenta i dati immagazzinando la carica elettrica. Un gran numero di celle di memoria sono disposte in un array composto da linee di parola e linee di bit, formando l'area di memorizzazione principale del chip di memoria.

Nel tradizionale layout 6F², la superficie teorica di un'unità di memoria è 6F², dove F rappresenta la dimensione minima della caratteristica nella progettazione del processo. Il layout 4F² tenta di comprimere l'area dell'unità a 4F² modificando la disposizione dei transistor e delle strutture di interconnessione in modo che i transistor siano disposti in direzione verticale invece di dispiegarsi completamente sul piano.

A parità di dimensioni, l'area teorica delle celle di memoria 4F² è ridotta di circa un terzo rispetto a 6F². Ciò significa che se i circuiti periferici, altre strutture e condizioni di produzione lo consentono, il chip può ospitare più celle di memoria nella stessa area, oppure ridurre l'area del chip con la stessa capacità di memorizzazione.

Ma c'è una premessa che viene facilmente trascurata:

Ridurre l'area unitaria di un terzo non significa che anche il costo dell'intero chip DRAM diminuirà di un terzo, né significa che le prestazioni inevitabilmente miglioreranno.

La soluzione adottata da Changxin Memory è chiamata transistor Vertical Surrounded Gate (VSG). I suoi canali a transistor sono disposti in direzione verticale e il gate controlla il canale dall'ambiente circostante, il che aiuta a migliorare il controllo del gate e a ridurre le perdite. Con questa struttura i produttori hanno la possibilità di ridurre ulteriormente l’area di una singola unità di stoccaggio.

Changxin Storage non ha iniziato la ricerca in questa direzione solo di recente. Secondo i resoconti pubblici, l'azienda conduce da molti anni ricerche sull'architettura 4F² e pubblica documenti tecnici e brevetti pertinenti. Nel 2023, l'azienda ha anche dimostrato i risultati della ricerca di un array di archiviazione completo da 8 Gb utilizzando questa architettura. La società ha dichiarato di aver accumulato più di 300 famiglie di brevetti sulla tecnologia 4F².

I risultati della ricerca mostrano che 4F² non è solo in fase di progettazione concettuale. Ma esiste ancora un divario considerevole tra i campioni di ricerca, le dimostrazioni di array completi e i prodotti DRAM commerciali maturi. La vera sfida è come ottenere caratteristiche elettriche stabili in una struttura ad alta densità e garantire che il chip abbia una resa sufficientemente elevata per la produzione di massa.

Bank of America: le restrizioni all'esportazione potrebbero spingere Changxin Storage a passare all'innovazione strutturale 4F²

Gli analisti della Bank of America ritengono che la promozione della tecnologia 4F² da parte di Changxin Memory sia legata alle restrizioni affrontate dalla Cina nell'acquisizione di apparecchiature avanzate per la produzione di semiconduttori. Dopo che le apparecchiature litografiche avanzate sono soggette ai controlli sulle esportazioni, è difficile per le aziende cinesi di chip di memoria fare affidamento esclusivamente sulla continua riduzione delle dimensioni dei processi per aumentare la densità di archiviazione, come Samsung, SK Hynix e Micron. Pertanto, sono più motivati ​​a trovare scoperte modificando la struttura delle cellule della memoria.

Nella produzione di DRAM, la riduzione del processo e l'innovazione della struttura delle celle di memoria sono due percorsi tecnici correlati ma non identici.

La scalabilità del processo aumenta principalmente il numero di celle di memoria che possono essere ospitate per unità di area riducendo la dimensione delle strutture chiave. 4F² tenta di modificare la disposizione dei transistor nell'array di memoria per ridurre l'area teorica della cella mantenendo la stessa dimensione. I due possono essere utilizzati in combinazione e non costituiscono una relazione o/o.

Esiste ancora un divario tra le attuali capacità produttive di Changxin Memory e quelle dei principali produttori internazionali. Rapporti pertinenti hanno sottolineato che i suoi prodotti 4F² dovrebbero essere costruiti sulla piattaforma esistente di processo DRAM da circa 15 nanometri, mentre produttori come Samsung sono passati alla generazione più avanzata di processo DRAM da 10 nanometri.

Pertanto, anche se Changxin Memory può essere la prima a lanciare i prodotti 4F² sul mercato, ciò non significa che sia leader in tutti gli indicatori di processo. Potrebbe fare progressi nella struttura delle celle di memoria, ma deve ancora risolvere problemi come l’accuratezza della produzione, i circuiti periferici, le prestazioni dei chip e il costo complessivo.

Tuttavia, la Bank of America non ha negato completamente la potenziale competitività di questa tecnologia. Se Changxin Memory riuscirà a raggiungere la produzione su larga scala tra il 2027 e il 2028, e Samsung, SK Hynix e Micron non hanno ancora commercializzato architetture simili su larga scala, allora Changxin Memory avrà l’opportunità di ottenere un vantaggio competitivo in specifiche aree di prodotto.

Questo è anche il motivo per cui questo rilascio tecnologico ha attirato l'attenzione del mercato. L'industria delle DRAM è stata a lungo dominata da tre produttori: Samsung, SK Hynix e Micron. Qualsiasi nuova tecnologia che possa modificare il costo unitario di stoccaggio e aumentare la densità dei chip potrebbe influenzare il futuro panorama competitivo delle tre società.

Rosenblatt: La roadmap tecnologica non può essere direttamente equiparata alla leadership nella commercializzazione

Rispetto all'atteggiamento relativamente cauto della Bank of America, gli analisti di Rosenblatt sono più scettici riguardo alla pretesa di leadership tecnologica di Changxin Storage, ritenendo che la cosiddetta conclusione dei principali concorrenti con due anni di anticipo non abbia attualmente basi sufficienti.

Rosenblatt ha sottolineato che Samsung e SK Hynix non stanno studiando l'architettura 4F². Le principali aziende hanno investito anni in risorse di ricerca e sviluppo, ma questa tecnologia non è stata ancora ampiamente utilizzata nei prodotti commerciali. Uno dei motivi è che, sebbene la struttura 4F² aumenti la densità, comporta anche nuovi problemi di produzione.

Poiché transistor, condensatori e le relative strutture di interconnessione diventano più compatti, il controllo del processo potrebbe diventare più difficile. Piccole deviazioni nelle dimensioni e nella posizione dei transistor possono influire sulle prestazioni elettriche di una cella di memoria. Quanto più stretta è la struttura, tanto più variabili devono essere controllate durante il processo di produzione e i difetti possono essere più difficili da evitare.

Inoltre, i chip di memoria sono estremamente sensibili alla resa. Un chip DRAM contiene un gran numero di celle di memoria. Anche se la probabilità di un difetto in una singola cella è molto bassa, può accumularsi in una significativa perdita di rendimento dell'intero array. I produttori devono controllare i difetti attraverso meccanismi di progettazione, test e riparazione ridondanti per garantire che il prodotto finale soddisfi gli standard commerciali.

Se la nuova architettura può aumentare la densità teorica, ma comporta una diminuzione della resa, un aumento dei costi di produzione o un'affidabilità insufficiente del prodotto, allora potrebbe non essere più economica della soluzione matura 6F².

Il dubbio di Rosenblatt si basa su questo punto: l'annuncio di Changxin Memory di voler lanciare i prodotti 4F² non significa che abbia dimostrato di poter raggiungere una produzione di massa stabile a un costo competitivo. Per giudicare se la tecnologia è davvero all’avanguardia, è necessario vedere i prodotti reali, dati affidabili sulle prestazioni e risultati della produzione commerciale, piuttosto che limitarsi a confrontare i tempi pubblicati dalle due società.

Samsung e SK Hynix stanno inoltre promuovendo la tecnologia 4F²

Dal punto di vista dello sviluppo del settore, 4F² non è una direzione tecnica unica di Changxin Storage.

Samsung ha già dimostrato pubblicamente un design DRAM 4F² utilizzando transistor a canale verticale e sta studiando la tecnologia di bonding ibrido a livello di wafer per integrare in modo più flessibile l'array di celle di memoria con i circuiti periferici. Si prevede che le tecnologie correlate miglioreranno l'utilizzo dell'area dei chip aumentando al tempo stesso la densità di stoccaggio.

Precedenti rapporti di settore indicavano che i tempi di produzione di massa di Samsung utilizzando l'architettura 4F² sarebbero stati intorno al 2028. Tuttavia, successivi resoconti dei media coreani hanno mostrato che i percorsi tecnici pertinenti e gli orari specifici sono ancora soggetti a modifiche e il 2028 non può essere considerata la data confermata per la produzione di massa.

SK Hynix ha inoltre annunciato piani di ricerca riguardanti transistor verticali, celle di memoria 4F² e DRAM tridimensionale. La tabella di marcia relativa a Micron non ha un calendario pubblico altrettanto chiaro.

Pertanto, il cosiddetto Changxin Storage due anni avanti sta effettivamente confrontando l'obiettivo di Changxin Storage di lanciare prodotti entro la fine del 2026 con i tempi di ricerca e sviluppo o di produzione di massa precedentemente riportati dei suoi concorrenti. Tuttavia, ciò che le diverse aziende chiamano "lancio di prodotti", "introduzione di tecnologia" e "avvio della produzione di massa" possono corrispondere rispettivamente a fasi diverse come campioni di ingegneria, campioni di clienti, produzione di rischio o commercializzazione su larga scala.

Se non distinguiamo tra questi concetti e non li trasformiamo direttamente in anni guida, è facile esagerare il divario tecnologico.

La vera prova è se riuscirà a stabilizzare la produzione di massa e ottenere il riconoscimento da parte dei clienti dei server

Il prodotto che Changxin Storage intende lanciare questa volta è DDR5 RDIMM, un modulo di memoria registrato per server e workstation.

RDIMM utilizza solitamente un meccanismo di registro o buffer per ridurre il carico elettrico sul controller di memoria, consentendo alla piattaforma server di supportare più moduli di memoria e una maggiore capacità di memoria. Rispetto alla normale memoria desktop, la memoria server ha requisiti più severi in termini di affidabilità, stabilità, compatibilità e capacità di fornitura a lungo termine.

Ciò significa anche che, anche se Changxin Memory dovesse produrre con successo chip DRAM utilizzando l'architettura 4F², dovrà completare ulteriormente la progettazione dei moduli, i test di compatibilità del sistema e la certificazione del cliente prima di poter entrare nel mercato dei server.

I clienti dei data center non distribuiranno immediatamente un certo tipo di memoria su larga scala solo perché utilizza una struttura di unità di storage più recente. La memoria deve rimanere stabile sotto carichi diversi e soddisfare requisiti quali il controllo degli errori, la gestione della temperatura, il funzionamento a lungo termine e la coerenza dell'alimentazione. Problemi in qualsiasi collegamento possono influenzare l'avanzamento della commercializzazione del prodotto.

Al momento del rilascio dei rapporti pertinenti, Changxin Memory non ha rivelato la capacità completa, la frequenza operativa, la densità dei chip, il processo di produzione finale, la scala di produzione di massa e l'elenco dei clienti del nuovo prodotto, e nessuna terza parte ha testato in modo indipendente questo prodotto 4F². Pertanto, al momento è impossibile dire se le sue prestazioni effettive siano migliori rispetto ai prodotti Samsung, SK Hynix o Micron esistenti.

Se l'azienda riuscisse a lanciare il prodotto come previsto e a dimostrarne gradualmente la resa, la stabilità e i vantaggi in termini di costi, allora questa tecnologia potrebbe diventare uno sviluppo importante per l'industria cinese delle DRAM. Al contrario, se il momento del lancio del prodotto viene ritardato, o se presenta problemi di resa e di costi dopo la produzione di massa, allora il cosiddetto anticipo di due anni sarà difficile da stabilire.

Dal punto di vista della concorrenza industriale, Changxin Memory non può più essere considerata semplicemente un attore marginale nel mercato internazionale delle DRAM. La sua piattaforma DRAM G5 di quinta generazione è entrata nella produzione di massa e anche la sua quota di mercato è in crescita. I dati TrendForce mostrano che la quota di Changxin Memory sui ricavi globali delle DRAM ha raggiunto il 9,5% nel secondo trimestre del 2026, superiore al 7,6% nel primo trimestre, classificandosi al quarto posto a livello mondiale.

Ciò dimostra che Changxin Storage sta gradualmente espandendo la propria portata aziendale e ha la capacità di investire più risorse nella ricerca e nello sviluppo di nuove architetture. Tuttavia, l’aumento della quota di mercato e la padronanza della tecnologia di storage di prossima generazione sono ancora due cose diverse. Solo perché il primo ha fatto progressi, non si può concludere direttamente che il secondo abbia avuto successo.

Nel complesso, il piano 4F² DDR5 di Changxin Memory è degno di attenzione, ma in questa fase è più appropriato considerarlo un percorso tecnologico con un potenziale che deve ancora essere commercializzato, piuttosto che una leadership generazionale consolidata.

In teoria, l'architettura 4F² può effettivamente aumentare la densità delle celle di archiviazione e Changxin Memory ha anche accumulato ricerche e brevetti corrispondenti. Tuttavia, se questa tecnologia possa cambiare il modello di mercato globale delle DRAM dipende in ultima analisi dalla possibilità di lanciare il prodotto nei tempi previsti, se la resa produttiva possa soddisfare i requisiti, se il costo unitario di stoccaggio sia competitivo e se i clienti dei server siano disposti ad adottarla su larga scala.

Per Samsung, SK Hynix e Micron, i progressi di Changxin Memory meritano un'attenzione continua; ma per l’intero settore, il nodo veramente decisivo non è annunciare l’adozione di una nuova architettura, ma trasformarla in un prodotto di massa stabile, affidabile e sostenibile dal profitto.