美光1x纳米DRAM芯片拆解揭密

shuszhao · 发表于 2018-5-18 12:43:23

TechInsights在拆解美光DIMM (DDR4)和华为(Huawei) Mate 10 (LPDDR4)中发现了美光1x nm工艺身影。这一工艺带来了较其前代产品更小的裸晶尺寸以及更大的位密度，以及一点点的惊喜......
继去年三星电子(Samsung Electronics)开始量产1x纳米(nm；可能是18nm) DRAM产品(如DDR4、LPDDR4和LPDDR4X)后，美光科技(Micron Technology)跟着推出了采用1x nm工艺节点的DDR4和LPDDR4组件。拆解分析机构TechInsights最近拆解这些组件并进行了详细的分析。
美光科技的1x nm DRAM单元架构采用6F2单元设计。它利用带有岛型交错主动层图案的鞍型块状鳍片(即所谓的FinET)、具有凹槽通道的埋入式金属字线、直线型位线以及蜂窝状圆柱形单元电容等。

美光1x nm DDR4 DRAM裸晶尺寸为58.48mm2，LPDDR4为52.77 mm2（来源：TechInsights）
相较于以2y nm (可能为20 nm)工艺制造的芯片，其主动层和位线图案的形状不同。DDR4组件上的焊垫置于芯片中央成为一排。
美光1x nm DDR4 DRAM裸晶的尺寸较相同8Gb内存密度的2y nm裸晶缩小了大约18.3%。 1x nm LPDDR4裸晶则较2y nm裸晶缩小17.14%。
因此，DDR4裸晶的位密度为0.137Gb/mm2，增加了11.4%。1x nm LPDDR4裸晶的位密度为0.152Gb/mm2，较先前的2y nm组件更高约60%，如下图所示。

美光2x、2y和1x纳米DRAM裸晶的尺寸和位密度趋势
相形之下，三星的1x nm DRAM (包括DDR4和LPDDR4X)位密度为0.189Gb/mm2。这意味着美光的1x nm LPDDR4裸晶由于单元尺寸较大，使其位密度比三星的更低约20%。
在美光的3x、2x和2y DRAM单元设计中，字符线间距是三项关键尺寸(主动层、字符线和位线间距)中最小的。然而，在其1x nm DRAM上，美光科技采用间距最小的主动图案，这与三星和海力士(SK Hynix)的DRAM作法相同。
相较于2y nm DRAM单元设计，美光1x nm单元的主动层和位线间距分别减少了40%和13%，而字符线间距则增加了20%，如下所示。美光的1x主动间距与三星的非常类似，但其1x字符线和位线间距则较三星的大。

美光3x、2x、2y和1x 纳米DRAM的单元间距趋势
因此，由于间距改变的结果，美光的6F2单元尺寸并未较其2y nm单元缩小。此外，美光1x nm DRAM单元尺寸也比三星1x nm DRAM单元尺寸更大29%。
有关美光1x组件的更详细分析报告，请点击查看。