长鑫存储近日宣布其在4F² DRAM架构上取得突破性进展,然而美国巨头美光科技对此表达了不同的见解。10月21日,美光科技总裁兼首席技术与产品官斯科特·德波尔(Scott DeBoer)在技术讨论会上指出,美光在过去二十余年的研发中已经对4F² DRAM进行了深入研究,甚至制造了相应的原型,但最终却未选择该架构。德波尔认为,4F²的制造复杂性和成本要求显著高于其他方案。而更重要的是,这一技术在先进制造工艺下面临的物理局限性似乎难以逾越。
德波尔对4F²和6F²架构的对比也提出了质疑,强调影响DRAM存储密度的因素不仅仅是存储单元的平面面积。他进一步指出,DRAM作为服务器、计算机和手机等设备的运行内存,一般由晶体管控制数据的读写,而电容则存储相应的数据。在这两种架构中,F代表制造过程中最小的特征尺寸。虽然理论上,4F²单元的占地面积更小,这使得在有限的物理空间内能够实现更多存储单元的集成,但实际存储密度却受限于电容的间距、尺寸及其它制造工艺的问题。
长鑫存储在10月10日首次发布了关于其4F² DRAM架构的进展,表示其自主研发的VSG(垂直包围栅)晶体管采用了创新的垂直沟道结构,旨在通过增强栅极对电流的控制,来解决微缩过程中晶体管的漏电和短沟道效应,并减小晶体管在平面上的占据面积,这为提高存储密度创造了良好条件。此外,长鑫还在推进一种混合键合技术,计划在2026年底推出将4F²架构与该技术相结合的新一代DDR5 RDIMM服务器内存产品。 UED
然而,德波尔表示,决定DRAM存储密度的关键因素不仅是存储单元的平面占地,还与电容的尺寸和间距相关。即便晶体管的布局变得更加紧凑,电容仍然需要保留足够的电荷存储能力,以满足数据读写的要求。如果电容间距无法进一步缩小,单纯从6F²改为4F²并不一定能实现预期的密度提升。德波尔认为,尽管在初期工艺节点上能够实现4F²架构,但在后续的微缩过程中将必然遇到物理限制,迫使行业向3D DRAM方向发展。
美光公司仍将继续强化6F²架构的平面微缩,展望其技术路线图,1γ节点已成功进入大规模生产,并在其DRAM制造工艺中首次引入了EUV极紫外光刻技术。预计下一代1δ节点将于2027年下半年完成量产爬坡,且其位密度较现有技术提升超过20%。美光还将针对HBM5、垂直HBM和垂直边缘推理内存等产品进行特别优化。
在更远期的规划中,美光正在研发1ε节点,预计将采用晶圆键合技术,而后续节点则将探讨高数值孔径EUV光刻和新型材料的应用。3D DRAM同样被纳入美光的发展计划,其研发将与现有的平面微缩技术同步推进,而具体的导入时间则取决于制造成本、工艺复杂度和产品性能。 UED
美光补充指出,其HBM4已进入高量产阶段,并计划在2027至2030年间逐步推出HBM4E、HBM5、HBM5E和HBM6产品。同时,它们还规划在2028至2030年完成vHBM 1至vHBM 3(垂直高带宽内存)和vEIM 1至vEIM 3(垂直边缘推理内存)的迭代。德波尔强调,vHBM将专注于带宽的提升,而vEIM则注重能效方面的改进。在HBM4E的基础上,美光还将在JEDEC标准上进行更进一步的定制化设计。
在NAND闪存领域,美光的下一代Gen11产品堆叠层数将超过400层,预计于2027年下半年开始量产,并将采用晶圆键合技术以提高存储密度。根据Counterpoint Research的数据,届时,美光将在全球DRAM和NAND市场占据约24%和15%左右的收入份额,均位列全球第三。而长鑫存储和长江存储的DRAM和NAND业务收入分别为10%和14%,排名第四和第五。