Samsung: 400-MHz-Speicherchips und 300-mm-Wafer

Der koreanische Speichergigant Samsung Electronics liefert Muster eines Double-Data-Rate-Speicherchips mit 400 MHz Taktfrequenz für Grafikkarten aus. Außerdem gibt das Unternehmen bekannt, 256-MBit-SDRAMs jetzt in Serie auf 300-mm-Wafern (12 Zoll) zu fertigen.

Nur mit schnellen Speicherchips erreichen moderne Grafikprozessoren ihre höchste Leistung. Nvidias neuer GeForce4 Ti4600 kann beispielsweise DDR-SDRAMs mit bis zu 325 MHz betreiben; pro Datenleitung ergeben sich daraus 650 MBit/s Datentransferrate. Weil der GeForce4 ein 128 Bit breites Speicher-Interface besitzt, kann er bei 325 MHz bis zu 10,4 GByte/s transportieren.

Bisher stellte Samsung als schnellsten Speicherchip für solche Anwendungen den Baustein K4D26323RA-GC2A mit 350 MHz Taktfrequenz her. Der neue K4D26323RA-GC25 soll jetzt 400 MHz erreichen, also 800 MBit/s pro Pin. Der Baustein besitzt 32 Datenleitungen, hat also die Organisation 4M x32. Vier solcher Chips genügen für einen Grafikprozessor mit 128 Datenleitungen, insgesamt ergeben sich dann 64 MByte Speicherkapazität und 12,8 GByte/s gesamte Datentransferrate.

Vor rund eineinhalb Jahren hatte Samsung 128-MBit-DDR-SDRAMs mit 250 MHz Taktfrequenz eingeführt, damals noch im LQFP-100-Gehäuse. Die direkte Kopplung über kurze Distanzen zwischen Grafikprozessor und Speicherchips sowie die FBGA-Gehäuse der SDRAMs machen die höheren Frequenzen möglich.

Für PC-Hauptspeicher sind solche Frequenzbereiche noch Zukunftsmusik, erst die übernächste DDR-Generation "DDR III" soll um das Jahr 2005 herum 400 MHz erreichen. Wegen der längeren Signalleitungen zwischen Chipsatz und Speicherchips, den Steckverbindern im Signalpfad und der kapazitiven Belastung der Leitungen durch viele parallel angeschlossene SDRAM-Bausteine erreichen zurzeit nur Rambus-Speicherkanäle 400 MHz -- aber lediglich auf 16 Datenleitungen, woraus sich 1,6 GByte/s Transferleistung pro Kanal ergeben. Nur durch Parallelbetrieb mehrerer RDRAM-Channels sind höhere Datentransferraten möglich.

Bei den Zugriffslatenzen sind die neuen Samsung-Grafik-Speicherchips nur um ein Drittel schneller als heutige DDR266-SDRAMs mit CL=2,5 (bei 7,5 ns Taktzyklusdauer also 18,75 ns): Bei 400 MHz benötigt das K4D26323RA-GC25 fünf "Clock cycles", also 12,5 ns.

Schon seit Ende Februar läuft bei Samsung die Serienfertigung von 256-MBit-Speicherchips in einem 0,15-µm-Prozess auf 300-mm-Siliziumscheiben. Diese 12-Zoll-Wafer liefern rund 2,4-mal so viele Bauteile gleicher Größe wie eine 200-mm-Scheibe (8 Zoll). Vor kurzem hatten Intel und Infineon ebenfalls die ersten Serienprodukte aus ihren 300-mm-Fertigungslinien gefeiert; laut Samsung ist die neue 300-mm-Fab in Hwasung/Korea aber die erste, die 256-MBit-Chips liefert.

Samsung ist auch der Meinung, dass diese Kapazitätsgröße mit weltweit 800 Millionen Chips in diesem Jahr rund 60 Prozent am gesamten SDRAM-Markt ausmachen wird. Damit lösen die 256-MBit-Chips die 128-MBit-Bausteine auf breiter Front ab. Alle SDRAMs zusammen sollen ebenfalls einen Anteil von rund 60 Prozent am gesamten DRAM-Markt ausmachen. Im Laufe des Jahres will Samsung rund 15 Millionen 128- und 256-MBit-Chips auf der 300-mm-Linie herstellen; ab 2003 sollen dann 512-MBit-SDRAMs in 0,10-Mikrometer-Technik folgen.

Konkurrent Elpida will ab April 512-MBit-SDRAMs (0,12 µm) in Serie fertigen; nur mit diesen Bausteinen erreichen moderne Chipsätze ihren maximalen Hauptspeicherausbau. (ciw)