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DRAM制造的军备竞赛谁会是最后赢家?_工艺_产物

神尊大人 2025-01-14 20:49:20 0

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在美光宣告量产的全新的1α工艺DRAM后,我们看到同样作为环球DRAM紧张生产厂家的三星还是处在1z的制程上进行生产,不过与美光不同的是,其采取了EUV(Extreme Ultra-violet——极紫外线光刻)工艺进行DRAM产品的生产,而这个时候可能会有朋友会好奇,DRAM制造工艺上的1α和1z之类的代表的是什么?为什么美光在不采取EUV的情形下,依然领先了一个世代的工艺呢?

1.DRAM产品的制造工艺

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在长久以来,DRAM的产品制造工艺一贯便是掉队于前辈的微处理器,例如现阶段基于5nm工艺打造的SOC已经被不少的手机用上,然而在DRAM产品上,并没有那么高的提升。

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(图片来自网络侵删)

△美光曾经公布的演进路线图

DRAM产品目前处在10-20nm工艺制造的阶段,并且由于DRAM制程工艺进入20nm往后,制造难度越来越高,内存芯片制造厂商对工艺的定义已经不是详细的线宽,而是分成类似1x、1y、1z的定义,大体来讲,1x-nm制程相称于16~19nm、1y-nm相称于14~16nm,而1z-nm则相称于12~14nm。

1α则是DRAM制程在1z之后的一个演进,根据现阶段所知的,1α的制造工艺大致对应于10-12nm的工艺。

在内存工艺的演进上,目前在1α之后会是1β和1γ,估量将在10nm旁边持续演进三代。

2.美光的1α比拟起之前的1z有什么差异?

根据美光向外界公布的数据,美光的1α DRAM制程比较较于此前所采取的1z DRAM制程,在终极的产品上,1α 制程将内存密度提升了 40%。

在每单位面积内,将内存密度进行大幅度的提升,其有利于在单位面积内容纳更多的有效内容。
打一个大概的比方,便是原来一款晶圆内能生产100片的DRAM 产品,由于内存密度的提升,其可以在原来生产100片的根本上,多生产出40片。
这对付美光来说,无疑是大幅度的降落了生产本钱,并且在单位密度内容量的增加还使得产品在终极的利用上可以降落15%的性能功耗,这对付不少的移动端设备/嵌入式设备来说也是非常利好的。

△美光采取了多层成长的制造方法

在美光自身的DRAM制造上,在1α以及1z上,美光都没有采取EUV(Extreme Ultra-violet——极紫外线光刻)工艺进行制造,而据美光向外界展示的显示。
美光在1α的生产上,采取了全新的构造设计,有效的提高了10%的内存密度,而在其他方面则是通过进一步的利用新材料、改进生产流程及工艺,将DRAM产品制造推向了1α制程的层次。

根据美光方面表示其会在位于桃园和台中的晶圆工厂中,利用1α制程生产8GB和16GB的DDR4和LPDDR4内存,末了该工艺将运用所有类型的内存。
这意味着在随后的一段韶光内美光会将旗下采取1z DRAM制程的生产线逐步升级更换为1α,根据外媒的,其生产线全面升级估量将在2022-2023年完成。

对付此后的生产来说,现阶段美光利用1α制程在DDR4及LPDDR4等产品上取得好的表现,无疑可以为DDR5或者新一代的GDDR显存等生产供应技能积累,确保可靠产品的产出。

在供货情形上,美光表示,基于1α制程的产品首先出货的是面向运算市场的DDR4 内存以及英睿达 (Crucial) 消费级 PC DRAM 产品。
美光同时也已开始向移动客户供应 LPDDR4 样片进行验证。

3.三星的1z制程用上EUV技能有何上风

2020年的3月份,三星宣告基于EUV((Extreme Ultra-violet——极紫外线光刻)工艺的第一代10nm制程(1x)DRAM产品已经成功制造,并且交付给用户。

2020年3月份,三星给出的显示,其是业内第一家采EUV(Extreme Ultra-violet——极紫外线光刻)工艺进行DRAM生产的厂家,并且将在随后的DRAM产品生产中进行全方位的支配。

△三星宣告采取EUV工艺进行1x DRAM产品制造

2020年10月份,三星宣告在韩国平泽的第二条生产线生产了基于EUV工艺生产的1z 16GB LPDDR5。
宣告其1z DRAM生产用上了EUV工艺。

△三星宣告在韩国平泽的第二条生产线生产了基于EUV工艺生产的1z 16GB LPDDR5

近期,国外机构与媒体(TechInsights 、EETimes)进一步的解析了采取三星所采取EUV工艺生产的1z DRAM产品。

△未采取EUV工艺生产于采取EUV工艺生产的1z DRAM产品比拟

根据国外机构及媒体的内容,我们可以看到,三星1z-nm制程的生产效率比以前的1y-nm工艺赶过15%以上。
D/R(Design Rule)从1y-nm制程的17.1nm降落到1z-nm制程的15.7nm,核心尺寸也从53.53mm2减小到43.98mm2,比之前缩小了约18%。

并且在采取EUV工艺后,其生产的DRAM产品可以明显改进S/A(sense amplifier circuitry 感应电路放大)区域中BLP封装技能的线边缘粗糙度(LER),并减少了桥接/短路毛病。

三星与美光1z-nm DRAM0.00204µm2的单元尺寸比较,三星的1z-nm DRAM单元尺寸只有0.00197µm2。
三星1z-nm DRAM的D/R为15.7nm,美光的则是15.9nm。
在这一方面的参数来看,三星采取的EUV工艺制造在终极的产品上有着较为精良的数据差距。

4.武备竞赛谁是赢家?

我们之前说过,美光在2021年的1月份成为首家打破1α DRAM的厂家,并且没有采取EUV工艺进行制造。
而三星则在2020年的1z DRAM生产上就用上了EUV工艺。

美光在此前曾放出,后续的1β和1γ DRAM生产上,其1β估量不会采取EUV工艺,将连续在设计及其材料、工艺等一系列的内容中进一步的进行推进。
而在1γ上考试测验采取EUV工艺进行制造。

三星则是宣告将会在后续的一系列DRAM生产上采取EUV工艺,并且也将在2021年推出基于EUV工艺生产的1α DRAM产品。
三星位于韩国平泽的半导体生产工厂将会是未来几年内环球最大的基于EUV工艺生产DRAM的工厂。

△三星官方曾给出的DRAM产品韶光节点

根据三星官方的说法,在1α的DDR 5和LPDDR 5的生产上采取EUV工艺,会比此前利用12英寸1x晶片的制造生产率翻一番。

△三星在DRAM方面取得的工艺进步进程

从现阶段的情形来看,作为DRAM生产的巨子,三星与美光正走在遵照这自己此前定下的技能路线进行产品的生产。
我们可以看到美光虽然没有采取EUV技能,但是在其他方面仍旧通过一系列的改进与优化,达到了工艺制程上的领先,并且在现阶段利用成熟技能的本钱上风达到更高的利润。

△美光采取1α制程所制造的产品

三星现阶段利用EUV工艺的生产比拟于其他家来说,无疑会增加更高的本钱,但是随着韶光的推移,其利用本钱会进一步的降落,终极实现更高的利润,并且在EUV工艺的利用上存在技能上风。
以此也有部分人担忧,美光在1γ上考试测验采取EUV工艺进行制造产品后,会不会由于利用履历的不敷等缘故原由导致面对竞争对手时涌现掉队的情形。

但是从现阶段的情形来看,美光、三星以及我们本文中没有提及的SK海力士、南亚科技等巨子等现阶段都是处于不错的盈利水平。
例如最近TrendForce的调查显示,在未来三年汽车及5G新基建等产品上会有更高的DRAM产品需求,而在汽车利于对付DRAM需求的GAGR(年复合增长率)就超过了30%。

△汽车方面的未来三年DRAM需求增长

在DRAM产品上的武备竞赛,这些厂家都选择了不同的道路,而由于这一方面属于重成本领域,在未来几年内我们或许还未能看到究竟是哪一方笑到了末了,而这场DRAM制造工艺上的武备竞赛,我们或许要在往后才能知晓末了的答案。

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