前言：
從DRAM誕生至今，行業(yè)已經(jīng)擁有3家1X節(jié)點的制造商,，其存儲容量超過4Gb,，他們?nèi)栽谥圃炀哂邢嗤渲玫拇鎯卧?/p>
三星、SK海力士,、美光在2016－2017年進入1Xnm（16nm－19nm）階段,，2018－2019年為1Ynm（14nm－16nm），2020年處于1Znm（12nm－14nm）時代,。
DRAM技術(shù)受阻
每個新的DRAM技術(shù)節(jié)點都能生產(chǎn)出比其前一代更小,、更緊湊的芯片，使得每個晶片能夠集成更多的芯片,，抵消了引入新技術(shù)所增加的制造成本,。
從技術(shù)和性能角度來看，DRAM面臨的主要是帶寬和延遲方面的挑戰(zhàn),。
由于受限于傳統(tǒng)計算機體系的馮－諾依曼架構(gòu),，存儲器帶寬與計算需求之間的存儲墻問題日益突出。
新技術(shù)1：3D DRAM
隨著DRAM擴展速度放緩,，圖案化成本的增加以及可能達到的物理極限,，使得在二維上進行縮放更具挑戰(zhàn)性。
①對于堆疊的物體，關(guān)鍵是構(gòu)建一個好的電容器,，同時最大限度地減少對相鄰位單元的干擾,。
②堆疊層將出現(xiàn)在生產(chǎn)線后端 （BEOL），而生產(chǎn)線的后端需要在低溫下處理,，這具有較大挑戰(zhàn)性,。
③由于電流電容太深，堆疊多層是不切實際的,，這意味著需要一個新的位單元進行堆疊,，但無電容器位單元同樣很難構(gòu)建。
新技術(shù)2：晶圓減薄工藝
晶圓減薄工藝和混合鍵合技術(shù)的結(jié)合為DRAM開辟了新的可能性,。
晶圓減薄工藝有利于后續(xù)封裝工藝的要求以及芯片的物理強度,，散熱性和尺寸要求。
薄晶圓的生產(chǎn)和混合鍵合將大大降低TSV阻抗,，它還會增加數(shù)據(jù)帶寬,，降低熱阻，最終增加互連密度,。
如果使用這種技術(shù),，將不會看到HBM結(jié)構(gòu)中芯片之間的導(dǎo)電凸塊，并且存儲器芯片的厚度將薄十倍,，這將導(dǎo)致堆疊高度的整體降低,。
新技術(shù)3：混合鍵合技術(shù)
與現(xiàn)有的堆疊和鍵合方法相比，混合鍵合可以提供更高的帶寬和更低的功耗,，但該技術(shù)也更難實現(xiàn),。
混合鍵合技術(shù)對分離過程中可能出現(xiàn)的芯片邊緣缺陷很敏感，這導(dǎo)致在晶圓切割過程后需要進行新的檢查,，DRAM制造商要求在后端封裝領(lǐng)域進行亞微米缺陷檢測,，這在原來是前所未有的。
缺陷控制至關(guān)重要,，考慮到這些工藝使用已知的昂貴優(yōu)良裸片,，失敗成本很高。
目前混合鍵合技術(shù)正在發(fā)展,，Global Foundry,、英特爾、三星,、臺積電,、聯(lián)電以及Imec和Leti等廠商都在致力于銅混合鍵合封裝技術(shù)的研發(fā)。
目前還沒有一種新方法可以真正取代DRAM,。
美光成批量出貨1α DRAM產(chǎn)品的廠商
近年來，在原廠之間的技術(shù)角逐之中，美光可謂成績亮眼,，無論在DRAM還是NAND領(lǐng)域都可謂“一馬當先”,，不僅率先批量生產(chǎn)176層3D NAND Flash，也是第一個宣布批量出貨1α DRAM產(chǎn)品的廠商,。
另外,，在DRAM領(lǐng)域，美光更是三家內(nèi)存原廠中唯一在1α制程中沒有導(dǎo)入EUV工藝的廠商,。
美光最新1α制程產(chǎn)品擁有0．315Gb／mm?的存儲密度,，half pitch為14．3nm，超越了三星1z制程工藝0．299 Gb／mm?的存儲密度,，是當前業(yè)內(nèi)存儲密度最高的產(chǎn)品,。
近十年中，DRAM芯片中也使用了High－K工藝,，使得DRAM性能提升的同時降低功耗,。
隨著數(shù)據(jù)量增加以及對器件性能要求的提升，在實現(xiàn)1α以下DRAM技術(shù)的發(fā)展過程中將面臨許多挑戰(zhàn),。
DRAM制造進入EUV新時代
隨著產(chǎn)品的技術(shù)更新,，半導(dǎo)體行業(yè)開始將代表著技術(shù)革新工藝節(jié)點的每一代產(chǎn)品用標注英文字母的方式命名。
在進入20nm節(jié)點以后,，通過三代工藝去制造DRAM,，這就是1Xnm，1Ynm和1Znm,。
統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,，目前全球DRAM的市場份額主要控制在三星、SK海力士和美光手中,。
參考2020年Q3的市場份額占比,，三星占據(jù)41．3％，SK海力士占28．2％,，美光占25％,。
三家合計占了全行業(yè)近95％的市場份額。
如今,，SK海力士已經(jīng)成為全球第二家采用EUV光刻技術(shù)量產(chǎn)LPDDR產(chǎn)品的公司,，未來1a納米級DRAM都將采用EUV工藝進行生產(chǎn)。
10納米級DRAM是今年1月,，由美光首次出貨的,，這給市場帶來了不小的震動。
不過,，美光將使用現(xiàn)有的氟化氬（ArF）工藝而不是EUV來生產(chǎn)該產(chǎn)品,。
與EUV工藝相比，現(xiàn)有的Arf工藝對于器件的高效率、以及超小型化會產(chǎn)生不利的影響,。
不過,，過去多年稍顯保守的美光也宣布，將在2024年生產(chǎn)基于EUV的DRAM,。
至此,，三大DRAM大廠都跨入了EUV時代。
EUV技術(shù)也面臨不少問題
EUV技術(shù)在DRAM中的應(yīng)用讓增加傳輸速率的同時減少了20％的功耗,，這將減少二氧化碳的排放,，有利于踐行綠色發(fā)展觀。
然而,，EUV設(shè)備和所需的基礎(chǔ)設(shè)施是昂貴的,。此外，芯片公司在首次采用該技術(shù)時可能面臨產(chǎn)量問題,。
EUV的一個主要問題是狹窄的工藝窗口,；此外，當今的電容器間距極限大于40nm,，這也是當前電容器圖案化的EUV極限,。將來將需要更小的間距，并且工藝可變性需要提高30％以上,，才能實現(xiàn)縮放,。
EUV不足夠解決DRAM的微縮問題，這可能需要在3至5年后,，引入一種新的DRAM架構(gòu),。
當中涉及的一個有趣的選擇是3D化，那就是將電容器從垂直結(jié)構(gòu)變?yōu)槎询B的水平結(jié)構(gòu),。
為了實現(xiàn)以上目標,，供應(yīng)商在 1anm 及以后采用不同的路徑。在這些節(jié)點上,，特征更小,，掩膜層更多。
結(jié)尾：
目前,，10nm進入第四階段,，三星已于2020年上半年完成首批1anm制程DRAM的出貨，2021年美光,、SK海力士也開始量產(chǎn)第四代10nm級DRAM產(chǎn)品,。
后續(xù)，行業(yè)廠商將朝著1α,、1β,、1γ等技術(shù)新階段發(fā)展,。
部分資料參考：半導(dǎo)體行業(yè)觀察：《DRAM如何走出技術(shù)困局？》,，閃存市場：《美光：下一代DRAM技術(shù)面臨哪些困境,？》，半導(dǎo)體設(shè)備與材料：《DRAM技術(shù)的未來發(fā)展路徑》《DRAM,，進入EUV時代！》電子產(chǎn)品世界：《EUV技術(shù)開啟DRAM市場新賽程》,，手機中國：《SK海力士：采用EUV技術(shù)的第四代10nmDRAM正式量產(chǎn)》
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