美光公布最新DRAM路线图，4F2Memory Cell能否成为关键技术

似水流年 · 发表于 2020-6-4 07:52:54

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美光公布最新DRAM路线图，4F2Memory Cell能否成为关键技术

笔者于2020年5月17日-20日参加了“2020 IEEE 12th International Memory Workshop(IMW 2020, 国际内存研讨会)”的在线会议，其中，5月18日，镁光科技在会议上做了《最尖端DRAM》的主题演讲，本文笔者就镁光的DRAM主题演讲（论文编号：1-1）简单展开论述。

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International Memory Workshop(IMW 2020, 国际内存研讨会)的网站。（图片出自

C.watch）

10纳米级DRAM的细微化还将继续发展

迄今为止，就制程而言的10纳米（即20纳米以下）级DRAM的细微化蓝图（Roadmap）已经发展经历了五个代际，具体被称为：“1X纳米代”、“1Y纳米代”、“1Z纳米代”、“1α纳米代（1Anm）”、“1β纳米代（1B纳米代）”。

2018年夏季， “1X纳米代”处于量产中、完成了“1Y纳米代”的研发且处于客户认证中、“1Z纳米代”处于硅芯片（Silicon Die）级别的研发（即处于优化工艺制程的过程中）。后来的“1α纳米代（1Anm）”处于研发期，且在推进工艺技术的集成化。2018年底，“1Y纳米代”开始量产。

2019年夏季，“1Z纳米代”开始量产，且将“1Z纳米代”的生产技术应用于16Gbit DDR4 SDRAM和16Gbit LPDDR4 SDRAM的生产。

以上列举的仅仅是缩略代号，具体而言，“1X纳米代”为19纳米-18纳米、“1Y纳米代”为17纳米-16纳米、“1Z纳米代”为16纳米-14纳米（在镁光进行了主题演讲后，答疑环节获得了此处的具体数值）。可以看出，代际的细微化发展仅有1纳米-2纳米左右，如果按照以上这个节奏发展下去，可以推测出“1α纳米代（1Anm）”为14纳米以下、“1β纳米代（1B纳米代）”为13纳米以下。

在镁光的演讲中，也展示了其未来的发展蓝图（Roadmap），“1β纳米代（1B纳米代）”以后为“1γ纳米代”、“1δ纳米代”。就细微化尺寸而言，推测“1γ纳米代”为12纳米级、“1δ纳米代”为11纳米级。

各个代际的量产间隔未来还会保持12个月左右的时间。具体而言如下：“1α纳米代（1Anm）”的量产时间预计在2020年末-2021年初，“1β纳米代（1B纳米代）”的量产时间预计在2021年末-2022年初，“1γ纳米代”的量产时间预计在2022年末-2023年初，“1δ纳米代”的量产时间预计在2023年末-2024年初。

EUV曝光暂不实行、但有可能率先导入4F2Cell

就尖端DRAM的研发而言，现在人们普遍关注的是EUV Lithography（EUV光刻技术）与4F2Memory Cell技术的导入。大型DRAM厂家三星（Samsung Electronics）在今年（2020年）3月25日正式公布说，已经开始运用EUV光刻技术的工艺来量产DRAM模组（Module）。此外，大型DRAM厂家海力士（SK Hynix）也预计会在不久的将来把EUV光刻技术应用到DRAM的生产中。

然而，镁光却对EUV光刻技术的采用持有较消极的态度。在2018年6月份，镁光明确表示，在“1β纳米代（1B纳米代）”之前，都不会采用EUV光刻技术。在此次的主题演讲后的答疑环节中，镁光表示：“1β纳米代（1B纳米代）”不采用EUV光刻，即使采用EUV光刻，也是在“1γ纳米代”之后，此外，目前还没有决定“1γ纳米代”是否采用EUV光刻。就EUV光刻的技术要素而言，镁光表示，目前正在关注光刻胶（Resist）技术、光罩（Reticle, Mask）技术的研发情况。

另一方面，就4F2Memory Cell的导入而言，镁光表现出了模棱两可、神秘的态度。顺便说一下，在当前的DRAM Cell的技术中6F2Memory Cell是主流。如果导入4F2Memory Cell技术，从理论上看，Memory Cell（存储单元）面积会缩小至6F2Memory Cell的三分之二左右。镁光在演讲中表示，4F2Memory Cell的关键要素在于新材料（New Material）。

在答疑环节，笔者感受到镁光会优先采用4F2Memory Cell技术，而不是EUV光刻技术。但是，细微化的加工技术对4F2Memory Cell而言是现存的一大难题。

在镁光演讲的幻灯片中，笔者观察到自“1β纳米代”以后，ArF液浸曝光的Multi Patterning（多重成像）技术将会发生较大的变化。在“1α纳米代（1Anm）”之前，Double Patterning（双重成像）的较多、Quadruple Patterning（四重成像）的极其少。此外，在“1β纳米代（1B纳米代）”以后，Quadruple Patterning（四重成像）的开始增多、Double Patterning（双重成像）逐步变少。如果导入4F2Memory Cell技术，光刻技术的负担将会进一步加大，而且，对蚀刻（Etching）技术、成膜技术的要求也会很严格，需要在技术上下大功夫。