美光周二宣布使用新型1α制造工藝生產(chǎn)的DRAM開始量產(chǎn)，這是目前世界上最先進(jìn)的DRAM制造技術(shù),。1α制造工藝最初會(huì)用于8Gb和16Gb的DDR4和LPDDR4內(nèi)存生產(chǎn)上,，隨著時(shí)間的推移，未來將用于所有類型的DRAM,，有望顯著降低DRAM成本,。
美光聲稱通過一種新工藝打破了1z DRAM節(jié)點(diǎn)的天花板，該工藝將存儲(chǔ)密度提高了40％,！
DRAM的縮小速度明顯慢于許多其他芯片,。雖然微處理器的工藝已經(jīng)到了5nm節(jié)點(diǎn),，但DRAM仍然停留在20nm和10nm節(jié)點(diǎn)之間，并且從2016年左右開始就一直如此,。理論上,，10nm是DRAM的極限。
DRAM的縮小趨勢(shì)
正因?yàn)槿绱?，制造商們?chuàng)造了一種新的工藝節(jié)點(diǎn)命名方案,，它指的是存儲(chǔ)單元陣列中有效區(qū)域間距的一半的尺寸。慣例如下,。
1x nm：19nm–17nm（Gen1）
1y nm：16nm–14nm（第2代）
1z nm：13nm–11nm（第3代）
目前,，廠商只達(dá)到了1z的 “節(jié)點(diǎn)”。不過現(xiàn)在,，美光科技已經(jīng)成為第一家將下一個(gè)最小維度的DRAM--1α推向市場的公司,。
電容器縱橫比和DRAM縮放
出于多種原因，提高DRAM工藝制程并不如像微處理器那么簡單,。
單個(gè)DRAM單元由傳輸晶體管和存儲(chǔ)電容器組成,。
原因之一涉及DRAM的本質(zhì)。它需要一個(gè)存儲(chǔ)電容器來保存數(shù)值,。由于設(shè)備的電容大小直接與其物理尺寸有關(guān),，因此橫向縮小電容器會(huì)降低其容量。電容器不僅不再能夠容納可測(cè)量的電荷,，而且還會(huì)更快地泄漏電荷,，從而需要更多的動(dòng)態(tài)刷新，這樣反而提高了功耗,。
一些行業(yè)供應(yīng)商認(rèn)為,，要充分克服這一挑戰(zhàn)，必須大力發(fā)展新材料,。
制造的挑戰(zhàn)
使DRAM進(jìn)一步縮放的另一個(gè)限制因素涉及制造方面的挑戰(zhàn),。
硅加工通常依靠光刻技術(shù)將詳細(xì)的圖案蝕刻到半導(dǎo)體硅片上。DRAM單元的光刻設(shè)計(jì)要求,，特別是電容器的復(fù)雜性,，使得制造工藝更加困難。
美光DRAM路線圖
隨著特征的縮小,，光刻受到瑞利準(zhǔn)則（Rayleigh）的限制,。該標(biāo)準(zhǔn)指出，不可能使用光刻來蝕刻小于所用光波長的大約一半的特征,。這意味著,，當(dāng)特征被蝕刻得足夠小時(shí)，使用常規(guī)技術(shù)幾乎不可能創(chuàng)建足夠精確的DRAM單元。
一些挑戰(zhàn)包括以良好的對(duì)齊方式設(shè)計(jì)電容孔,，以及為可預(yù)測(cè)的行為創(chuàng)造具有精確長寬比的電容,。
內(nèi)存密度提高40％
考慮到美光的新型1αDRAM與先前的1z DRAM節(jié)點(diǎn)相比，其存儲(chǔ)密度提高了40％,，因此這一消息對(duì)于存儲(chǔ)空間意義重大,。美光還聲稱，與1z移動(dòng)DRAM相比,，這項(xiàng)新技術(shù)可節(jié)省多達(dá)15％的功耗,。
據(jù)該公司介紹，1α節(jié)點(diǎn)將在今年應(yīng)用在其DRAM產(chǎn)品系列中,，以支持目前所有使用DRAM的環(huán)境,。
不采用EUV，美光推出新的內(nèi)存處理節(jié)點(diǎn)
盡管這些挑戰(zhàn)使進(jìn)度驚人地緩慢,，但一些供應(yīng)商仍在進(jìn)步,。美光公司是第一家近期取得重大進(jìn)展的公司，成為第一家將1α工藝節(jié)點(diǎn)投入量產(chǎn)的公司,。
與某些尋求極端紫外線（EUV）光刻技術(shù)作為解決方案的公司不同,，美光通過“多重圖案化”實(shí)現(xiàn)了縮小尺寸。該技術(shù)背后的思想是通過添加非光刻步驟以從單個(gè)較大的特征中創(chuàng)建多個(gè)小的特征來提高分辨率,。
多重圖案化過程
美光的接下來的三個(gè)DRAM節(jié)點(diǎn)將繼續(xù)使用深紫外線（DUV）光刻技術(shù)，但該公司現(xiàn)在正在考慮將EUV用于其1??制程,。同時(shí),，即使沒有EUV，美光公司也承諾為其下一代存儲(chǔ)設(shè)備提高性能和功耗,，盡管該公司承認(rèn)縮小DRAM的難度越來越大,。
Chandrasekaran先生說：“我們需要在材料，工藝和設(shè)備方面不斷創(chuàng)新,，以滿足擴(kuò)展需求,。” “我們正在當(dāng)前和將來的技術(shù)中實(shí)施幾種這樣的解決方案,。關(guān)于EUV,，正如我們強(qiáng)調(diào)的那樣，我們專有和創(chuàng)新的多圖案技術(shù)能夠滿足我們的性能和成本要求,。通過我們的制程解決方案和先進(jìn)的控制能力,，我們就能滿足技術(shù)節(jié)點(diǎn)的要求?！?/p>
美光認(rèn)為,，未來幾年，EUV增強(qiáng)的制造技術(shù)所帶來的改進(jìn)將被設(shè)備成本和生產(chǎn)困難所抵消，因?yàn)榫虳RAM生產(chǎn)而言,，EUV仍處于早期階段,。例如，美光最近展示的一張幻燈片表明,，EUV成本過高,，可伸縮性優(yōu)勢(shì)可忽略不計(jì)，關(guān)鍵尺寸（CD）均勻性不完美（這可能會(huì)影響質(zhì)量和性能）,，而周期時(shí)間卻沒有顯著減少,，因?yàn)樯a(chǎn)率EUV光刻機(jī)的數(shù)量仍然落后于DUV光刻機(jī)。
美光科技開發(fā)高級(jí)副總裁說：“當(dāng)前的EUV工具不具備先進(jìn)浸入技術(shù)所具備的功能,?！?“盡管采用EUV技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，但其成本和性能仍落后于當(dāng)前的多圖案和先進(jìn)的浸入技術(shù),。我們正在不斷評(píng)估EUV,，并相信在未來三年內(nèi)EUV將取得必要的進(jìn)展，以在成本和成本方面進(jìn)行競爭,。先進(jìn)的pitch倍增和浸入技術(shù)來提高性能,。美光正在評(píng)估EUV，并將在滿足我們要求的合適時(shí)間推出它,。
換而言之,，美光公司正在開發(fā)的的1β和1??節(jié)點(diǎn)將不會(huì)使用任何EUV層。取而代之的是,，該公司將繼續(xù)使用多圖案技術(shù),，并責(zé)成其工程師設(shè)計(jì)盡可能高效的DRAM，以確保其設(shè)備在比特密度,，功率和性能方面具有競爭力,。
Chandrasekaran先生說：” EUV不一定被認(rèn)為是擴(kuò)大規(guī)模的關(guān)鍵因素。美光公司具有先進(jìn)的光刻能力和pitch倍增方法來滿足圖案化要求,，并具有前沿技術(shù)來確保一層到另一層的良好覆蓋,。“
但是,，下一代光刻技術(shù)是不可避免的,，因此美光無法忽略EUV。對(duì)于目前處于探索模式的1??節(jié)點(diǎn),，該公司正在考慮EUV和多圖案,。此外，該公司正在評(píng)估各種設(shè)計(jì)架構(gòu),。