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的DRAM制造技術。1α制造工藝最初會用于8Gb和16Gb的DDR4和LPDDR4內(nèi)存生產(chǎn)上，隨著時間的推移，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)點的天花板，該工藝將存儲密度提高了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，但DRAM仍然停留在20nm和10nm節(jié)點之間，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

　　正因為如此，制造商們創(chuàng)造了一種新的工藝節(jié)點命名方案，它指的是存儲單元陣列中有效區(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，廠商只達到了1z的 “節(jié)點”。不過現(xiàn)在，美光科技已經(jīng)成為第一家將下一個最小維度的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DRAM單元由傳輸晶體管和存儲電容器組成。

　　原因之一涉及DRAM的本質。它需要一個存儲電容器來保存數(shù)值。由于設備的電容大小直接與其物理尺寸有關，因此橫向縮小電容器會降低其容量。電容器不僅不再能夠容納可測量的電荷，而且還會更快地泄漏電荷，從而需要更多的動態(tài)刷新，這樣反而提高了功耗。

　　一些行業(yè)供應商認為，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進一步縮放的另一個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將詳細的圖案蝕刻到半導體硅片上。DRAM單元的光刻設計要求，特別是電容器的復雜性，使得制造工藝更加困難。

　　美光DRAM路線圖

　　隨著特征的縮小，光刻受到瑞利準則（Rayleigh）的限制。該標準指出，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，當特征被蝕刻得足夠小時，使用常規(guī)技術幾乎不可能創(chuàng)建足夠精確的DRAM單元。

　　一些挑戰(zhàn)包括以良好的對齊方式設計電容孔，以及為可預測的行為創(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)點相比，其存儲密度提高了40％，因此這一消息對于存儲空間意義重大。美光還聲稱，與1z移動DRAM相比，這項新技術可節(jié)省多達15％的功耗。

　　據(jù)該公司介紹，1α節(jié)點將在今年應用在其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

　　盡管這些挑戰(zhàn)使進度驚人地緩慢，但一些供應商仍在進步。美光公司是第一家近期取得重大進展的公司，成為第一家將1α工藝節(jié)點投入量產(chǎn)的公司。

　　與某些尋求極端紫外線（EUV）光刻技術作為解決方案的公司不同，美光通過“多重圖案化”實現(xiàn)了縮小尺寸。該技術背后的思想是通過添加非光刻步驟以從單個較大的特征中創(chuàng)建多個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DRAM節(jié)點將繼續(xù)使用深紫外線（DUV）光刻技術，但該公司現(xiàn)在正在考慮將EUV用于其1??制程。同時，即使沒有EUV，美光公司也承諾為其下一代存儲設備提高性能和功耗，盡管該公司承認縮小DRAM的難度越來越大。

　　Chandrasekaran先生說：“我們需要在材料，工藝和設備方面不斷創(chuàng)新，以滿足擴展需求。” “我們正在當前和將來的技術中實施幾種這樣的解決方案。關于EUV，正如我們強調的那樣，我們專有和創(chuàng)新的多圖案技術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的控制能力，我們就能滿足技術節(jié)點的要求。”

　　美光認為，未來幾年，EUV增強的制造技術所帶來的改進將被設備成本和生產(chǎn)困難所抵消，因為就DRAM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)勢可忽略不計，關鍵尺寸（CD）均勻性不完美（這可能會影響質量和性能），而周期時間卻沒有顯著減少，因為生產(chǎn)率EUV光刻機的數(shù)量仍然落后于DUV光刻機。

　　美光科技開發(fā)高級副總裁說：“當前的EUV工具不具備先進浸入技術所具備的功能。” “盡管采用EUV技術進行了改進，但其成本和性能仍落后于當前的多圖案和先進的浸入技術。我們正在不斷評估EUV，并相信在未來三年內(nèi)EUV將取得必要的進展，以在成本和成本方面進行競爭。先進的pitch倍增和浸入技術來提高性能。美光正在評估EUV，并將在滿足我們要求的合適時間推出它。

　　換而言之，美光公司正在開發(fā)的的1β和1??節(jié)點將不會使用任何EUV層。取而代之的是，該公司將繼續(xù)使用多圖案技術，并責成其工程師設計盡可能高效的DRAM，以確保其設備在比特密度，功率和性能方面具有競爭力。

　　Chandrasekaran先生說：” EUV不一定被認為是擴大規(guī)模的關鍵因素。美光公司具有先進的光刻能力和pitch倍增方法來滿足圖案化要求，并具有前沿技術來確保一層到另一層的良好覆蓋。“

　　但是，下一代光刻技術是不可避免的，因此美光無法忽略EUV。對于目前處于探索模式的1??節(jié)點，該公司正在考慮EUV和多圖案。此外，該公司正在評估各種設計架構。