Samsung Tech Day: Von GDDR7 über 1.000-Layer-NAND bis zum 5G-Modem

Den diesjährigen Tech Day hat Samsung genutzt, um unter anderem auf kommende Speicherprodukte aufmerksam zu machen. Darunter sind der neue Grafikkartenspeicher GDDR7, DRAM der 1b-Generation sowie 3D-NAND der achten Generation und 1.000-Layer-Zukunftsmusik. Für Smartphones wurde mit dem Exynos 5300 ein 5G-Modem vorgestellt.

GDDR7 beschleunigt auf 36 Gbit/s

Schon im letzten Jahr hatte Samsung die Pläne für den kommenden GDDR7-Speicher für Grafikkarten grob umrissen. Von bis zu 32 Gbit/s war dort die Rede, jetzt nennt Samsung sogar 36 Gbit/s. Der Durchsatz steigt damit gegenüber dem aktuellen GDDR6-Speicher noch einmal deutlich. GDDR6 mit 24 Gbit/s bildet derzeit das Maximum.

Wann der erste GDDR7-Speicher erscheinen wird, verriet Samsung aber noch nicht. Auch Details zum neuen „real-time error protection feature“ stehen noch aus.

Die nächsten Schritte bei (LP)DRAM

Beim Hauptspeicher steht bald DDR5-DRAM mit 32 Gbit (4 GB) Speicherkapazität pro Chip an. Der sparsame LPDDR5X für Smartphones wird nach dem Zwischenschritt mit 7,5 Gbit/s bekanntlich weiter auf 8,5 Gbit/s beschleunigt.

Einen groben Termin nannte Samsung derweil für die neue DRAM-Fertigungsstufe 1b: Diese befinde sich noch in Entwicklung und der Start der Massenfertigung werde für das Jahr 2023 anvisiert. Seit einem Jahr fertigt Samsung den 1a-DRAM in Großserie.

3D-NAND: Von V8 zu V9 zu 1.000 Layern

V-NAND V8 mit hoher Bitdichte

Als „Vertical NAND“ oder kurz V-NAND bezeichnet Samsung seinen 3D-NAND-Flash für Produkte wie SSDs, Speicherkarten und Smartphones. Aktuell fertigt Samsung die siebte Generation mit 176 Lagen (Layer) in Serie. Diese hinkt bei der Speicherdichte allerdings hinter Produkten der Konkurrenz hinterher. Bei der achten Generation (V8) mit voraussichtlich mehr als 230 Layern soll sich das ändern. Der TLC-NAND mit 3 Bit pro Speicherzelle soll in der 512-Gbit-Variante die für diesen Typ bisher höchste Bitdichte liefern. Samsung spricht von einer Steigerung um 42 Prozent. Dies würde rechnerisch rund 12 Gbit/mm² bedeuten, denn der Vorgänger bringt es auf 8,5 Gbit/mm².

Gegen Ende des Jahres will Samsung TLC-NAND mit 1 Terabit pro Die anbieten. In diesem Punkt ist Micron der Branche voraus, denn das US-Unternehmen fertigt bereits TLC-NAND mit 1 Terabit, 232 Layern und der für TLC-NAND bisher größten Flächendichte von 14,6 Gbit/mm² in Serie. Im ersten Halbjahr 2023 will SK Hynix seinen 238-Layern-NAND produzieren, für den eine ähnliche Flächendichte bei allerdings nur 512 Gbit auf einem winzigen Die erwartet wird.

V9 bis 2024, 1.000 Layer bis 2030

Samsung hat zudem jetzt angekündigt, dass die neue Generation seines 3D-NAND alias V-NAND V9 bereits in Entwicklung ist. Für diesen wird der Start der Serienfertigung für das Jahr 2024 angepeilt, doch fehlen noch jegliche Details zur Architektur.

Bis zum Jahr 2030 will Samsung mehr als 1.000 Layer übereinander stapeln. Ob dieses Fernziel erreichbar sein wird, bleibt allerdings abzuwarten.

QLC is here to stay

Den Wechsel auf QLC-NAND mit 4 Bit pro Zelle will Samsung zudem vorantreiben. Auf dem vorherigen Tech Day hatte das Unternehmen QLC-NAND mit deutlich gestiegener Leistung in Aussicht gestellt. Die langsame Schreibrate und die potenziell niedrigere Haltbarkeit waren bisher klare Nachteile bei QLC-SSDs, die zudem kaum günstiger als TLC-SSDs zu haben sind. Mit Fortschritten bei QLC-NAND könnte dieser Speicher womöglich künftig verstärkt eingesetzt werden und TLC-NAND langfristig ersetzen. Doch bei den Ankündigungen der neuen NAND-Generationen steht weiterhin TLC klar im Fokus.

Der Verzicht auf einen eigenen DRAM-Cache ist ein Trend bei Consumer-SSDs, der Kosten und Energie spart. Dank der NVMe-Funktion Host Memory Buffer, bei der ein Teil des System-RAMs als SSD-Cache dient, kann das Fehlen bei alltäglichen Aufgaben gut kaschiert werden. Samsung zeigte zum Tech Day 2022 mit der PM9C1a eine neue SSD ohne DRAM, die sowohl PCIe 4.0 als auch PCIe 5.0 unterstützt.

Neue Chips für Smartphone und Auto

Zum Tech Day vorgestellt hat Samsung mit dem Exynos 5300 auch eine neue Generation Multi-Mode-Modem, das alle Mobilfunkstandards bis zum aktuellen 5G abdeckt. Details zu den Veränderungen gegenüber dem derzeitigen Exynos 5123 stehen noch aus. Das aktuelle Modem kommt bereits seit der Galaxy-S20-Serie in Samsungs eigenen Exynos-SoCs zum Einsatz und findet auch Verwendung im Google Pixel 6 (Pro) sowie in der jüngsten Galaxy-S22-Baureihe. Für das Automotive-Segment ist hingegen der Exynos Auto V920 neu, um Infotainmentsysteme zu bespielen. Mit Exynos Auto V7 und Exynos Auto V9 hat Samsung zur Zeit zwei 8-nm-Lösungen von 2019 und 2021 im Sortiment. Noch ohne technische Daten muss auch ein neuer Display-Controller (Display Driver IC, DDI) speziell für QD-OLED-Panels auskommen.

Ausgestellt hat Samsung zudem das aktuelle Flaggschiff-SoC Exynos 2200 aus eigener Entwicklung, der in der europäischen Galaxy-S22-Serie als Alternative zum Qualcomm Snapdragon 8 Gen 1 zum Einsatz kommt, sowie den ISOCELL HP3, einen 200-MP-Sensor für Smartphones, dessen Pixelgröße nur noch bei einer Kantenlänge von 0,56 μm liegt. Kameramodule in Smartphones sollen durch die Miniaturisierung künftig bis zu 20 Prozent kleiner bei gleicher Auflösung ausfallen. Der ISOCELL HP1 war zur Vorstellung im September 2021 der erste 200-Megapixel-Sensor von Samsung und kommt derzeit im Motorola Edge 30 Ultra sowie im jüngst angekündigten Xiaomi 12T Pro zum Einsatz.