「在事成之前，一切總看似不可能。」納爾遜·曼德拉（Nelson Mandela）的這句名言強調了不斷克服看似無法逾越的挑戰以達成目標的重要性，而這一方法對於在快速發展的半導體行業中取得成功至關重要。

隨著行業標準的不斷更新，半導體公司肩負重任，需要尋找符合這些標準的必要技術解決方案。SK海力士在這一領域積累了豐富的經驗，公司近期成功實現的最新圖形用DRAM——提升後速度規格的GDDR7，正是其卓越實力的有力證明。

1. 圖形用雙倍數據傳輸率存儲器（GDDR, Graphics DDR）：由JEDEC固態技術協會規定的標準圖形用DRAM規格，為了更快地處理圖形而制定，是目前人工智慧和大數據應用中最受歡迎的存儲器晶片之一。

使命：尋求技術解決方案以滿足GDDR7速度標準

傳統上應用於圖形處理和遊戲的GDDR DRAM，如今憑藉其並行處理能力以及隨著產品迭代而不斷提升的速度和功耗效率等先進規格，已被廣泛應用於人工智慧、高效能計算（HPC）和自動駕駛等多個領域。
JEDEC固態技術協會是微電子行業的全球標準化機構，負責制定GDDR存儲器標準，其中包括不斷提高的速度標準。例如，該協會將數據傳輸速率從GDDR5的每引腳5-10Gbps（每秒5-10千兆比特）提升到了GDDR6的14–20Gbps（每秒14-20千兆比特）。針對GDDR7，JEDEC固態技術協會設定了24–32Gbps（每秒24-32千兆比特）的目標數據傳輸速率範圍，此舉給一眾半導體公司帶來了更大壓力，迫使其不得不進行調整以滿足最新規格。

GDDR7規格中的一項主要變化是引入了新的信號傳輸接口，目的是實現目標高速率。在JEDEC固態技術協會制定的DRAM產品標準中，GDDR7是首個被要求使用創新性脈衝幅度調製（PAM, Pulse Amplitude Modulation）2方法來實現高頻運行的。與傳統的不歸零（NRZ, Non-Return-to-Zero）3接口採用雙電平傳輸數據不同，全新的PAM3系統採用了三個電平，可以實現更高的數據傳輸速率，從而提升性能。

2. 脈衝幅度調製（PAM, Pulse Amplitude Modulation）：一種信號處理過程，將信號在特定時間的幅度表示為二進制數，使連續模擬信號轉換為離散模擬脈衝。

3. 不歸零（NRZ, Non-Return-to-Zero）：一種簡易的信號傳輸接口，通過信號的兩個電平來傳輸信息。顧名思義，它所傳輸的信號在轉換為二進制數時，不會變為零。
为了滿足高資料傳輸速率規格的嚴苛要求，並支援PAM3接口，GDDR7產品必須採用多項前沿技術和設計創新。除了面臨這些技術挑戰外，SK海力士還必須對此前用於GDDR6的測試方法進行徹底革新。在測試過程中，公司在確保產品在實際系統環境中與設備測試階段達到相同性能方面，遇到了不小的挑戰。

在設計技術創新和重新審視測試方法的使命中，SK海力士充分利用了其卓越的設計專長、集合全公司深厚的技術實力，展現出應對新挑戰時所具備的成熟能力。

設計創新、協作，及新測試方法，助力實現速度目標
SK海力士借鑒了其在GDDR6開發過程中的寶貴經驗，並在GDDR7項目中開展了跨部門協作，針對多個關鍵設計要素進行了優化，同時整合了先進技術，以實現極具挑戰性的產品速度目標。

在量產的DRAM產品中，SK海力士率先將T型線圈4電感器融入其設計之中，這一決策是在經過多次嚴謹的測試和評估，並對金屬層進行了優化後做出的。T型線圈通過有效降低高頻損耗，顯著提升了信號完整性，從而擴大了資料眼圖裕量5，進而實現了可靠的高速資料傳輸。

4 T型線圈：一種常用於模擬和射頻電子的感性電路，用來提高信號完整性和電路整體性能。
5 資料眼圖裕量：數字信號眼圖所標示的安全裕量，是信號完整性的一種呈現方式，可確保高速通信系統中的可靠資料傳輸。
SK海力士還採用了成熟穩健的寫入時脈（WCK）架構，這是一種專門用於資料輸入和輸出操作的高速時脈信號。此設計使資料傳輸的時序控制更加精準，從而實現更高的資料傳輸速率。為了在高速下保持穩定的資料傳輸，公司將散熱基板的層數從4層增加至6層，並採用環氧樹脂模塑化合物（EMC, Epoxy Molding Compound）6作為封裝材料，以降低熱阻。

6. 環氧樹脂模塑化合物（EMC, Epoxy Molding Compound）：半導體封裝的重要材料，用於密封晶片，使其免受潮濕、高溫、震動的影響。

為了提升測試環境並確保性能的一致性，公司還特別組建了一支專業團隊。該團隊構建了一個評估、分析及管理環境體系，以確保模擬結果與實際系統實施效果的一致性。此外，該團隊還明確了保障系統環境特性的關鍵設計參數，並開發了用於高速運行的電路方案。

在PAM3測試方面，SK海力士首先透過生產測試晶片，成功驗證了PAM3運行的可行性。此外，公司急需一種解決方案，以便在採用NRZ信號的現有量產設備上對PAM3進行測試。透過與相關部門積極協作及測試工作組的不懈努力，公司利用NRZ信號傳輸設備對PAM3進行了功能驗證和量產測試，此舉使得SK海力士能在沒有全新測試基礎設施的情況下，顯著提升了GDDR7的多電平I/O的驗證能力。

除提升速度和整合PAM3信號傳輸相關的創新外，SK海力士還透過支援異構電源模式，確保了GDDR7在功耗效率方面的競爭優勢。此突破性進展使產品能在更低的電壓下高效運行，公司因此大幅提升了節能效果。
重新定義速率與功耗效率的新標杆
憑藉卓越的內部協作能力、克服技術難題的實力，以及此前在GDDR領域累積的豐富經驗，SK海力士於2024年7月成功研發出業界領先的GDDR7。這款開創性產品實現了行業領先的32Gbps（每秒32千兆比特）的資料傳輸速率，比上一代產品快60%以上，並且根據實際情況，其資料傳輸率可最高提升至40Gbps（每秒40千兆比特），展現出無與倫比的性能潛力。

SK海力士GDDR7在應用於高端顯卡時，其資料處理速度可突破每秒1.5TB，相當於每秒可處理300部容量分別為5GB的全高清電影。總體而言，與上一代產品相比，該產品的熱阻降低了74%。

除了提高速度和散熱性能外，與上一代產品相比，SK海力士還將功耗效率提高了50%以上。這一改進對於確保GDDR7在人工智慧等更高要求應用領域中保持高性能，同時最大程度地降低能耗，具有至關重要的意義。

這些卓越的性能突破使SK海力士的GDDR7達到了全球最高規格。此次研發不僅提升了產品的特性，更確立了其在高速傳輸方面的領先地位，這也將使移動端儲存器等其他DRAM產品從中受益，進一步鞏固了SK海力士在高速解決方案領域的主導優勢。
標題：[Rulebreakers’ Revolutions]SK海力士以設計創新，賦能GDDR7速度突破新界限

出處：SK hynix NEWSROOM