中国存储巨头长鑫存储DRAM材料大突破！

中国存储巨头长鑫存储(CXMT)作为DRAM行业的后来者，正在快速缩小与行业龙头之间的技术差距。

据报道，该公司已成功将过去主要由领先存储厂商掌握的高介电常数(High-k)介电材料应用于最新一代DRAM产品，并进入量产阶段。

作为回应，三星电子和SK海力士正在加速研发4F²和3D DRAM等下一代架构，以保持自身的技术领先地位。

TechInsights高级副总裁Jeongdong Choi于27日在一场存储行业趋势网络研讨会上，介绍了先进DRAM技术的最新发展路线图。

全面采用先进High-k材料，快速追赶行业龙头

全球DRAM市场长期以来由“三巨头”主导，分别是韩国的三星电子、SK海力士以及美国的美光。这三家公司正通过12nm级DRAM以及高带宽内存(HBM)的商业化，不断扩大高价值AI存储产品的出货量。

不过，中国存储厂商正在快速追赶。目前国内最大的DRAM巨头长鑫存储已经基于G4，即16nm级工艺，实现了DDR5和LPDDR5产品的商业化。

最近，长鑫存储进一步开始在DRAM晶体管中采用此前主要由头部存储厂商使用的先进材料。

“重要的是，我们的分析显示，长鑫存储已经成功将高介电常数金属栅(HKMG)技术引入G4工艺以及LPDDR5X产品。”Choi表示。

High-k材料被用于绝缘层，可以减少电路之间的漏电流。由于其能够在相同电压下存储更多电荷，因此相比传统的二氧化硅(SiO₂)栅介电层，可以支持更加激进的器件微缩。

三星电子、SK海力士和美光大约在四到五年前开始采用这类材料。

与此同时，长鑫存储也在推进HBM技术。据报道，该公司目前正在使用G3，即18nm级DRAM工艺进行HBM2E的风险量产。HBM2E属于第三代HBM产品。此外，公司还正在对基于G4工艺的HBM3进行送样。

“长鑫存储目前仍需追赶行业领先厂商两代，但其HBM路线图仍在持续向更高性能的存储解决方案推进。”Choi表示，“其G5，即15nm级DRAM工艺也正在研发之中。”

DRAM三巨头转向4F²和3D DRAM

三星电子、SK海力士和美光正在通过研发10nm以下、即D0a节点的下一代DRAM，努力保持技术优势。其中，能够从根本上改变传统DRAM存储单元结构的4F²和3D DRAM，正在成为最有可能的下一代技术路线。

“根据我们目前的判断，三星电子和SK海力士更有可能采用4F² DRAM。”Choi表示，“而美光则更有可能直接转向3D DRAM。”

4F² DRAM是一种下一代架构，它改变了存储单元——即DRAM中用于存储数据的最小单元的排列方式，将传统的平面结构转变为垂直结构。

其中，“F²”代表一个存储单元相对于制造工艺最小特征尺寸F所占据的面积。

传统DRAM通常采用6F²存储单元架构。缩小存储单元面积，可以提高DRAM的单位面积存储密度，从而改善数据处理能力和功耗表现。这也是为什么业界越来越重视4F²结构。

另一方面，3D DRAM则是将过去水平排列的存储单元进行垂直化，通过将位线(Bitline)或字线(Wordline)竖立起来，实现三维结构。

位线和字线是用于控制和操作每个存储单元晶体管的互连结构。

采用3D DRAM架构后，可以在相同芯片面积内集成更多存储单元，同时扩大晶体管之间的间距，从而也有助于降低器件之间的干扰。

不过，与4F²相比，3D DRAM的技术难度明显更高，因为它需要引入新的材料、键合技术以及其他复杂的工艺创新。

“3D DRAM仍然是一项极具挑战性的技术。如果在D0a这一代实现商业化，将带来非常高的工艺复杂度，并可能面临良率问题。”Choi表示。

“因此，从目前来看，4F² DRAM正成为D0a节点更具现实性的候选方案。”