zHBM！サムスンが新たな3Dメモリのロードマップを発表、AI技術分野でリードを目指す

サムスン電子は、業界をリードするSKハイニックスやMicron Technologyを凌駕するため、最先端のメモリハードウェアにおける性能およびエネルギー効率の向上を大々的にアピールしている。

現地時間8月4日、サムスン電子はFMS年次メモリ業界サミットにて、zHBMおよびzNAND-Oという2つのコンセプト製品、そして業界初のウエハーボンディング技術を採用し、400層を超える積層を実現したV10 BV-NANDを正式に発表した。

中でもzHBMは、高帯域幅メモリをAIアクセラレータチップの上に直接垂直積層し、性能は次世代HBM5の約8倍になると見込まれている。

これらの技術発表は、メモリ業界が激しい競争の真っ只中にあるタイミングで行われた。WallstreetCN（ウォールストリートジャーナル中国版）が言及したように、SKハイニックスとSanDiskは大会で、高帯域幅フラッシュメモリ（HBF）の世界初の標準規格を共同で発表した。

HBF技術は、高帯域幅メモリ（HBM）とソリッドステートドライブ（SSD）の間に位置する新たなストレージ階層で、AI推論シナリオにおける帯域幅ボトルネックおよび容量拡張の課題を同時に解決することを目指している。

zHBMは、今回発表された中で市場の最も大きな注目を集めている技術ビジョンである。

現行の設計では、HBMメモリの積層とAIチップがシリコンインターポーザを介して同一パッケージ内に並列統合されており、業界ではこれを2.5Dパッケージと呼ぶ。AMDやNvidiaなどが、この方式をハイエンドAI用途に採用している。

一方サムスンのzHBMは、このパラダイムを打破し、HBMメモリをAIアクセラレータチップの上に直接垂直積層する。

サムスンは、AIプロセッサとメモリ間のデータ伝送距離を大幅に短縮することで、zHBMはより高い帯域幅と優れたエネルギー効率を提供し、大規模AIのトレーニングと推論で求められる超高速データ処理のニーズに応えると説明している。

サムスンが公開した仕様によれば、次世代ウエハーボンディング技術と組み合わせることで、zHBMのメモリ密度はHBM5の10倍以上、エネルギー効率は3倍向上し、熱抵抗は50％以上低減する。

また、この技術はカスタムIPの集積をサポートしており、メモリとAIアクセラレータ間の中間層にカスタム設計を組み込むことで、さらにメモリ容量やアクセラレータ性能の拡張が可能となる。

サムスンは、この技術の量産時期は2029年前後と見込んでいる。現時点ではHBM5やzHBMの明確な量産スケジュールは発表されていない。

同時にサムスンは、今年2月に1c DRAMプロセスと4ナノ基板ダイベースのHBM4の量産をいち早く実現し、5月には世界各国の顧客に向けてHBM4Eサンプルの初回出荷を行ったことも明らかにした。

サムスンはzNAND-Oも同時に発表した。これはV-NAND技術に基づく同社の次世代高性能NANDソリューションで、量産目標時期は2028年、4層および8層の2モデルを提供する予定だ。

技術的には、zNAND-OはSKハイニックスとSanDiskが以前開発した高帯域幅フラッシュメモリ（HBF）コンセプトに近く、同様にTSVとUCIeインターフェースを採用している。

ただしサムスン関係者によれば、両者の用途想定には本質的な違いがある：

HBFは、サーバーサイドでAIアクセラレータ横にメモリ階層を補完することを主な目的として設計されているのに対し、zNAND-Oはエンド側デバイスに大規模モデルを保存し、NPUとのインタラクションを可能にすることを意図している。

サムスンは、zNAND-Oが高い空間効率・改善されたI/O性能・低遅延特性により、リアルタイムかつデータ集約型のAIアプリケーションを支えるエッジAI環境に最適化されていると説明している。

サムスンは今回、V10 BV-NANDも発表した。これは同社史上初のウエハーボンディング（Bonding V-NAND）アーキテクチャを採用した3D NAND製品である。

サムスンが2013年のFlash Memory Summitで業界初となるV-NAND技術を公開してから13年ぶりとなるマイルストーン的なアップデートである。

V10 BV-NANDは400層超の積層を実現し、ウエハーボンディング技術でメモリセルを垂直積層、前世代のV9と比べて約58%のストレージ密度向上を達成した。

さらに本製品は、リード・ライト・I/O性能のいずれも先代より優れており、今後のAIシステムやアプリケーションに対し高性能かつ大容量のNANDを提供することを目指している。

上記の最先端コンセプト製品に加え、サムスンは今回の展示会で既存のAIメモリ・ストレージ製品やロードマップも体系的に披露し、HBM4E、HBM5、LPDDR5X-PIM、PM1763などの製品ラインナップを網羅した。

中でも、LPDDR5X-PIMは業界初となるProcessing-in-Memory（PIM）技術を搭載したLPDDRメモリで、メモリ内部でデータ処理を直接実行できるため、データ転送効率や消費電力を大きく向上させることができる。

エンタープライズストレージ分野では、サムスンはAIデータセンターの増大するストレージ需要に応えるPM1763およびBM1773ソリューションを展示した。

メモリ、ウエハーファウンドリ、先端パッケージ分野でいずれも業界トップの能力を持つ唯一の垂直統合デバイスメーカー（IDM）として、サムスンはこれらの製品をエンドツーエンドのAIインフラソリューションとして位置づけ、顧客の開発期間短縮や、差別化AI半導体の市場投入を加速させることを目指している。