2倍の速度、エネルギー効率が13%向上したDDR5で備えるAI時代

ニーズの高まりを受け、コンピューティングパワーも急成長している。 手のひらに収まるモバイルデバイスから、工場内に張り巡らされた機械まで、あらゆるデジタルデバイスによって世界のデータ流通量は急激に増加している。 2020年の1人あたりの1秒間データ生成量は1.7MBと推定されている。 専門家は2025年までに世界の年間データ生成量が175ZB(175兆ギガバイト)に達すると予想している。 これらのデータは、データアナリティクス、スーパーコンピューティング、機械学習、人工知能など、最先端の高性能コンピューティングの実現に関わるものである。 こうした状況に対応するため、コンピュータは超高速マイクロプロセッサとデータを迅速かつ効率的に、そして持続可能な方法で処理できるメモリーソリューションを備えなければならない。 サムスン電子の革新的なソリューションは、DRAM(DRAM, dynamic random access memory)の開発過程における性能の最適化と関連して、これまでロジック半導体だけに実装されていた技術を適用することで、課題解決に一役買っている。

DDR5への飛躍 その結果、旧世代(DDR4)に比べて2倍以上性能が向上し、最大7,200Mbpsの速度でデータ転送が可能な次世代メモリーチップDDR5が誕生した。そして、すでに高速だったプロセッサの演算速度をさらに一段階レベルアップさせた。 コンピュータメモリーは、電荷を蓄える複数のセルで構成されている。 セルが充電されると、コンピュータソフトウェアはこれを「1」のバイナリ状態と解釈する。 セルに電荷がかかっていない時、コンピュータソフトウェアはこれを「0」のバイナリ状態と解釈する。 このような方法でRAMは電荷を利用してコンピュータコードを構成する数百万個の1と0を保存し、処理を行う。 しかし、ここ数年でコンピュータのメモリーチップの製造企業は物理的な限界に直面するようになった。 メモリーが作動するには、各セルの間は絶縁していなければならない。 そうでなければ電荷が漏洩し、セルを行き来する間にRAMに保存されたデータを汚染させることになり、結果的にそのデータを必要とするプログラムが実行されなくなってしまう。 サムスン電子はこうした限界を克服すると同時に、次世代のDRAMチップの性能を大きく向上させるために、業界で初めて主にロジックチップに用いられるHKMG(High-K Metal Gate)工程を高密度のメモリーチップに適用した。 その結果、密集しているセルとセルの間の絶縁状態が改善し、DDR4に比べて2倍以上速くデータを転送できるようになった。 HKMGプロセスを導入することができたのは、サムスン電子が業界と技術の進むべき方向性をリードしているからだった。 あわせて、複数の顧客企業との緊密な協力も技術の導入に大きな役割を果たした。多くの顧客企業から、より速く効率的なメモリーソリューションを求める声が届いた。

卓越した性能と持続可能性との調和 その声に応えようと、サムスン電子は性能の向上と画期的なエネルギー削減に向けて努力した。 DDR5メモリーは以前の世代に比べてエネルギー使用量が13%減少したが、これはグローバルデータセンター市場が年間6.4%成長していることを考慮すると、大きな成果といえる。 データセンターは世界のエネルギー生産量の約1%を消費しているが、データセンター部門に大きな変化がない限り、この数値は今後10年間で40倍に増加すると予想される。 データセンターをはじめ、高性能コンピューティングを活用する顧客のニーズに応じて、処理容量を増やすと同時に環境に及ぼす影響も低減できる技術である。 HKMGプロセスが適用されたサムスン電子の新規DDR5モジュールは、まさにそうしたニーズに応えるために開発された。 DDR5メモリーは大容量かつエネルギー効率の高いメモリーモジュールを提供し、性能と効率の最適なバランスを実現している。

データ集約的なワークロードに適した512GBメモリー DDR5メモリーは、シリコン貫通電極(TSV)技術を活用して16GBのDRAMチップレイヤーを8層重ねることで、最大512GBの容量を確保することができる。 サムスン電子の研究員とエンジニアが開発した革新的なメモリーチップ技術のおかげで、サムスン電子のパートナー会社は、DDR5メモリー製品群を機械学習や人工知能にとどまらず、アナリティクス、エクサスケールコンピューティング、大量のデータ処理が必要な新たなワークロードに至るまで、様々な分野で自社製品を統合して活用できるようになった。

サムスン電子メモリー事業部DRAM企画グループのソン・ヨンス常務は、「業界内でゲームチェンジャーが必要な状況で、サムスンは唯一、HKMGプロセスをメモリー製品の開発に適用できるロジックチップとメモリー製造技術の両方を持っていた」と述べ、「サムスン電子のDDR5メモリーモジュールは業界で活用できる最高のツールで、性能は向上し、電力消費を減少できた。 新型コロナウイルスの影響で企業と社会のDX(デジタルトランフォーメーション)が最大で7年早まっているなか、DDR5メモリーは業界の嬉しいニュースであり、次世代のデジタル世界に向けた大きな進歩だ」と語った。