《電子技術(shù)應(yīng)用》
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拆解:EUV工藝生產(chǎn)的DRAM好在哪,?

2021-03-03
來(lái)源: 電子工程專輯
關(guān)鍵詞: EUV DRAM 三星

  經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的漫長(zhǎng)等待之后,三星電子(Samsung Electronics)采用極紫外光(EUV)微影工藝的D1z DRAM終于量產(chǎn)了,!

  三星電子在今年稍早發(fā)表了號(hào)稱業(yè)界首創(chuàng),,同時(shí)分別采用氟化氬浸潤(rùn)式微影(ArF-i)工藝與EUV微影技術(shù)的D1z DRAM,而TechInsights很興奮地宣布,,我們針對(duì)三星最新/最先進(jìn)D1z DRAM的拆解分析有一些“新發(fā)現(xiàn)”,,并確認(rèn)了該技術(shù)的一些細(xì)節(jié)。

  三星電子已經(jīng)開發(fā)了D1z 8Gb DDR4,、D1z 12Gb LPDDR5與16Gb LPDDR5 DRAM組件,并號(hào)稱性能更高,;我們發(fā)現(xiàn)后面兩款(LPDDR5)組件都應(yīng)用于三星在2021年1月剛上市的Galaxy S21 5G系列(包括S21 5G,、S21+ 5G與S21 Untra 5G)智能手機(jī)中,。12Gb的LPDDR5芯片被應(yīng)用于Galaxy S21 Ultra 5G的SM-G998B/DS 12GB RAM,16Gb的LPDDR5芯片則可見于S21 5G與S21+ 5G的8GB RAM中,。

  在D1z技術(shù)節(jié)點(diǎn)部份,,三星的D1z 12Gb LPDDR5比前一代的D1y 12Gb版本在產(chǎn)量上多了15%,設(shè)計(jì)規(guī)則(D/R)則從(前一代D1y工藝) 17.1納米,,微縮至15.7納米,。整體裸晶尺寸也減少,從53.53mm2 (D1y)縮小至43.98mm2 (D1z),,新一代芯片比前一代約縮小18%,。

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  表1:8Gb、12Gb與16Gb的三星D1y與D1z LPDDR5芯片比較,。

  三星電子標(biāo)記為K4L2E165YC的12Gb內(nèi)存芯片是利用最先進(jìn)D1z技術(shù)結(jié)合EUV微影,,而芯片標(biāo)記為K4L6E165YB的16Gb LPDDR DRAM芯片則是采用非EUV技術(shù)。三星似乎是在一開始同時(shí)開發(fā)在SNLP (storage node landing pad)/BLP (bit line pad)采用ArF-i與EUV兩種微影技術(shù)的D1z LPDDR5,,現(xiàn)在則是全面以EUV SNLP/BLP微影生產(chǎn)D1z LPDDR5,。

  2019年底,三星發(fā)表了采用D1x EUV微影技術(shù)的100萬(wàn)個(gè)模塊樣品,,現(xiàn)在已經(jīng)針對(duì)全球DRAM產(chǎn)業(yè)與市場(chǎng)推出采用EUV微影技術(shù)的大量生產(chǎn)(HVM) DRAM產(chǎn)品,。三星電子的D1z芯片應(yīng)該是在韓國(guó)平澤市(Pyeongtaek)的第二條生產(chǎn)線制造。

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  圖1:比較三星的DRAM儲(chǔ)存單元BLP圖案:(a)是不采用EUV微影技術(shù)的版本,,(b)是采用EUV微影技術(shù)的版本,。

  在D1z 12Gb LPDDR5組件的工藝整合上,三星電子只在一層光罩上采用EUV微影技術(shù),,單一SNLP (在內(nèi)存單元數(shù)組上)/BLP (在S/A感測(cè)放大器電路區(qū))的臨界尺寸(CD/pitch)約40納米,,S/A區(qū)域的BLP線寬為13.5納米。

  圖1顯示的是三星采用ArF-i微影技術(shù)的D1z 16Gb LPDDR5芯片(a)與采用EUV微影技術(shù)的D1z 12Gb LPDDR5芯片(b)的S/A BLP圖案比較,。藉由利用EUV微影,,在S/A區(qū)域的BLP線的邊緣粗糙度(edge roughness,LER)有所改善,,可能也因此減少橋接/短路缺陷,。

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  表2:D1z DRAM比一比:美光D1z LPDDR4 vs. 三星D1z LPDDR5。

  比較來(lái)自美光(Micron)的D1z競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品(表2),,三星的內(nèi)存單元(0.00197μm2,,美光為0.00204μm2 )與D/R (三星為15.7納米,美光為15.9納米)尺寸更小,。美光D1z p產(chǎn)品是在所有光罩步驟都采用ArF-i微影,,可能在一段時(shí)間內(nèi)都不會(huì)采用EUV微影,包括D1α與D1β。

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  圖2:三星DRAM (從D3x到D1z)內(nèi)存單元尺寸變化趨勢(shì),。

  三星從D3x到D1z的DRAM內(nèi)存單元尺寸與D/R趨勢(shì)變化分別如圖2與圖3所示,。DRAM內(nèi)存單元與D/R微縮近年變得越來(lái)越艱難,但三星還是將D1z的D/R縮小到15.7納米,,比前一代D1y減少了8.2%,。

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  圖3:三星DRAM (從D3x到D1z)設(shè)計(jì)規(guī)則變化趨勢(shì)。

  三星將繼續(xù)為下一代DRAM產(chǎn)品增加采用EUV微影的光罩層數(shù),,像是預(yù)計(jì)2021年量產(chǎn)的D1a與2022年量產(chǎn)的D1b,。


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