Nagare Labs разрабатывает память Z2RAM со скоростью SRAM и плотностью DRAM

Компания Nagare Labs, являющаяся спин-off проектом Технологического института Джорджии при поддержке Пэта Гелсингера и венчурного фонда Playground Global, представила новую технологию памяти под названием Z2RAM. Разработка нацелена на решение главной проблемы современных ИИ-чипов — «бутылочного горлышка» между производительностью вычислений и пропускной способностью памяти. Новая безконденсаторная архитектура призвана объединить высокую скорость SRAM с плотностью размещения данных, характерной для DRAM.

• Стартап Nagare Labs разрабатывает память Z2RAM для интеграции прямо поверх ИИ-ускорителей.
• Технология обещает в 5 раз большую плотность, чем SRAM, и в 14 раз более высокую скорость, чем DRAM.
• Прототипы успешно удерживают данные при температуре 85 градусов Цельсия более 300 секунд.

Технические особенности и архитектура Z2RAM Концепция памяти Z2RAM описывается разработчиками как «два транзистора и экран без конденсатора». Один транзистор осуществляет запись заряда на узел хранения, специальный экран защищает ячейку от помех со стороны соседних элементов, а считывающий транзистор производит чтение без разрушения самого заряда. Благодаря этому отпадает необходимость в энергоемком процессе обратной записи, характерном для классической динамической памяти DRAM, а энергопотребление на один бит снижается до долей пикоджоуля. Создатели технологии планируют изготавливать слои Z2RAM непосредственно поверх кремниевого кристалла ускорителя с помощью стандартного литографического оборудования DUV диаметром 300 мм без использования дорогостоящей технологии EUV. Проектируемая дорожная карта предполагает масштабирование до более чем 100 слоев с сотнями тысяч вертикальных соединений. При этом одна экспозиция позволяет формировать сразу несколько слоев, что роднит метод с принципом вертикального масштабирования 3D NAND. ## Проблемы тепловыделения и температурной стабильности Одной из главных трудностей при размещении памяти непосредственно на вычислительном кристалле является сильный нагрев. Современные ИИ-ускорители выделяют колоссальное количество тепла, а температура DRAM не должна превышать 95 градусов Цельсия. Основатели стартапа Суман Датта и Шимен Ю в ходе лабораторных тестов смогли добиться стабильного удержание данных в течение более 300 секунд при температуре 85 градусов Цельсия для улучшенной трехтранзисторной ячейки, что делает ее устойчивой для работы в составе кэша последнего уровня. Тем не менее, существующие образцы пока остаются лабораторными прототипами, и поведение памяти при температурах выше 95 градусов еще предстоит изучить. Кроме того, технология сталкивается с физическими ограничениями надежности, такими как эффекты одиночных электронов, способные изменить пороговое напряжение ячейки и исказить сохраненный бит информации. Разработчикам также предстоит создать универсальный интерфейс взаимодействия памяти с процессором, так как стандартных спецификаций для подобных гибридных решений пока не существует. ## Перспективы производства и рыночное значение Главным препятствием для коммерциализации Z2RAM на данный момент является отсутствие у стартапа собственного производства. Компания активно ищет партнера среди полупроводниковых фабрик для перенесения разработки из университетской лаборатории в промышленный масштаб. Выход первых коммерческих образцов и тайлов памяти компания планирует в течение ближайших четырех лет, а полноценное серийное производство ожидается в перспективе десятилетия. Интерес к проекту со стороны таких фигур, как бывший генеральный директор Intel Пэт Гелсингер, входящий в совет директоров Nagare, подчеркивает важность поиска альтернативных решений для преодоления кризиса памяти в эпоху искусственного интеллекта. Если стартапу удастся преодолеть производственные барьеры и наладить партнерство с крупными игроками по аналогии с подходом AMD к 3D V-Cache, Z2RAM способна кардинально изменить архитектуру будущих вычислительных систем.