imec展示首款3D电荷耦合元件 锁定AI记忆体应用

比利时微电子研究中心（imec）在2026年IEEE国际记忆体研讨会（IMW）上，发表了全球首款实现3D设计的电荷耦合元件（CCD）记忆体元件，该元件搭配氧化????锌（IGZO）通道。这款3D CCD功能元件在由三条字元线组成的堆叠内进行穿凿，形成多条垂直的记忆体区块，作为相位闸极。

闸极之间的电荷迁移（用来组成位元）可以实现4MHz以上的传输速度。在3D NAND快闪记忆体结构内制造这种CCD元件的可行性不仅确保制造符合成本效益，还能达到超越动态随机存取记忆体（DRAM）的超高位元密度。因此，区块可定址的3D CCD元件成为具备AI应用潜力的开放式高速互连协定CXL Type 3缓冲记忆体，其设计目标是透过高频宽CXL交换器来传输大容量的资料区块到多颗处理器。

图一 : （a）基於三条字元线设计的3D CCD结构示意图包含底层闸极（BG）、中间闸极（CG）与顶层闸极（TG），以及底部的源极（S）与顶部的汲极（D）；（b）穿透电子显微镜（TEM）截面图显示这三层闸极的字元线间距为80奈米。

AI对记忆体的需求不断增加，持续带给DRAM记忆体技术严峻考验，维持每位元成本的发展趋势也越来越难。为此，记忆体产业探索更经济高效的替代记忆体方案，为满足AI特定的负载需求增添生力军，与DRAM和基於DRAM的高频宽记忆体（HBM）相辅相成。同时，新型记忆体介面兴起，在使用主记忆体资源方面，可以达到比传统双倍资料速率（DDR）汇流排还高的效率。开放式高速互连协定CXL就是其中一例，该记忆体协定透过高频宽CXL交换器来提供多颗处理器大容量的可用记忆体池。这些所谓的CXL Type 3缓冲记忆体规格有别於DRAM，为导入新型记忆体技术提供绝隹契机。
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