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长鑫存储正在加速从DRAM的技术追赶者向技术引领

发布时间:19-09-28 阅读:338

在今日举办的中国闪存技巧峰会(CFMS)上,长鑫存储副总裁、未来技巧评估实验室认真人平尔萱博士做了题为《DRAM技巧趋势与行业利用》的演讲,表露了DRAM技巧成长现状和未来趋势。

作为中国DRAM财产的引导者,长鑫存储正在加速从DRAM的技巧追赶者向技巧引领者转变,用自立研发的DRAM技巧和专利,引领中国实现DRAM零的冲破。

DRAM技巧的成长现状

平尔萱博士在会上表示,我们现在所处的数据社会是在IC的支撑下建立起来的,此中冯诺依曼架构则是这些数据谋略的根基。这个架构的一个特征是数据存储在存储器DRAM中,CPU以必然的规则获取存储器中的数据,并进交运算,然后将结果经由过程外围设备,比如显示器出现出来。

“跟着数据量的增添,处置惩罚数据的能力要加强,是以必要强大年夜的CPU,同时存储器的数据容量也要增强,并且读写速率也要增添。是以迩来对DRAM的要求也必须持续前进。DRAM的前景是十分看好”,平尔萱博士强调。IBS首席履行官 Handel Jones日前在上海出席一场技巧论坛时也表示,DRAM将于2020年迎来苏醒,增长9.87%,这也从侧面印证了平博士的不雅点。

平博士在会上先容道,所谓DRAM,是基于电容存储电荷为道理的慎密铺排的阵列。这个阵列经由过程一系列外围电路治理从而读写里面存储的数据。自上世纪60年代发现以来,DRAM容量和尺寸得到了飞速的成长。与过往比拟,本日,一个面积小于指甲盖的DRAM里可容纳80亿存储单元,按照8个存储单元存储一个字母,那就意味着一个芯片可能存8亿个字母。并且这些数据可以以6Gb/sec 的速率,在几秒内完成读写。而在这些改变背后,是DRAM技巧多次“进化”的结果。

从平博士的先容我们得知,DRAM技巧在发现之后的几十年里,经历了从早期简单的平面布局,变更成为了向空间争取外面积的沟槽式电容及堆叠式电容的架构。这主要与容量的提升需乞降制造措施的局限性有关。

平博士解释道,早期的DRAM芯片,因为线宽对照大年夜,是以有足够的平面面积可制造出足够的电容值。然而跟着线宽的削减,外面浸徐徐削减,过往的技巧不能满意所需电容值,是以DRAM开始走向空间布局,争取更多的外面积,蜕变出向上和向下两种技巧成长路线,并且共存了靠近三十年。而终极以堆叠式架构胜出。

“造成这个终局的一个紧张缘故原由是沟槽式架构面临几个技巧难点:其一是沟槽式只限于单面外面积,堆叠式可用双面外面积,沟槽式架构很快就达到了刻蚀深宽比极限;其二是高介质材料的利用受到沟槽式中高温制程的限定。传统材料SiO ,Al2O3可以在高温下有低泄电的特点,是以对照得当沟槽式架构,但像HfO,ZrO这些高介解常数材料泄电在高于600℃的温度下增添许多,不能用于沟槽式架构中需高温处置惩罚的三极管制造中。”

平博士还提到,在DRAM技巧的演进历程中,曾经的DRAM巨子奇梦达提出的埋入式电栅三极管观点也给全部财产带来伟大年夜的供献。他表示,这个技巧同样是使用空间,将三极管的机能提升,这种提升跟着线宽的削减越来越被必要。而近代DRAM产品都沿用这个观点。

“回看堆叠式架构的成长历史以及瞻望将来的成长趋势就可以发明,现在DRAM沿用密集排布电容及埋入式字线三极管,甚至往后3-5代DRAM”,平博士说。

DRAM未来的成长探索

在谈到DRAM技巧未来的成永劫,平博士首先强调,DRAM是有它的极限的。我们经由过程改进,可以将极限推迟。如导入EUV及HKMG三极管以缩小线宽及加强外围电路机能,便是DRAM财产的一个选择,这在未来几年将可以保持DRAM技巧成长,满意大年夜数据期间的需求。

首先在EUV方面,平博士指出,EUV是继193纳米 Immersion Scanner后又一个光刻机革命。它可满意工艺精准度在持续微缩中赓续增添的要求。而DRAM又是一个十分密集堆叠的设计,且对旌旗灯号要求十分严格,任何小的偏离都邑对旌旗灯号造成丧掉。那就意味着EUV技巧的呈现对DRAM技巧的延展有很大年夜的感化:如将线宽进一步削减以增添存储密度。

“EUV主如果针对阵列。但外围线路的增强及微缩也是迩来DRAM技巧成长的另一个时机”,平博士弥补说。

他表示,在DRAM险些一半的外围线路中,有一半是逻辑线路用的。在过往,这部分的CMOS不停都是用传统的SiON/Poly Si Gate客栈的。但这个客栈在32/28纳米阶段碰着了瓶颈:一方面是SiON厚度已到极限,不能再薄了;另一方面,Poly Si作为半导体材料,导电率也不够了,呈现了严重的元器件机能不够。如在高真个图显DDR中,芯片机能速率显着不够,这就必要引进更先辈的HKMG CMOS供给更好机能。跟着DDR5的到来,HKMG CMOS的应用会越来越现实。

“因为DRAM制程中有电容这一段,是以HGMG制程的选择需与电容制程匹配。所谓的Gate First制程就可当选择为DRAM逻辑线路CMOS制程”,平博士说。他进一步表示,经由过程引入HKMG,不只可以推动存储密度进一步前进,接口速率也同步得到了提升。

“为了继承成长DRAM技巧,我们还必要在新材料、新架构长进行更多探索,并与相关企业进行相助”,平博士说。他着末指出,回首以前几十年的DRAM成长,证实IDM是成长DRAM的一定选择,而这恰是长鑫存储从一开始建立就坚持的。

从平博士的先容中我们可以看到,基于授权所得的奇梦达相关技巧和从举世招揽的极具富厚履历的人才,长鑫存储借助先辈的机台已经把蓝本奇梦达的46纳米 DRAM平稳推进到了10纳米级别。公司今朝也已然开始了在EUV、HKMG和GAA等今朝还没有在DRAM上实现的新技巧探索。

正如前面所述,这些技巧将会给DRAM带来一个伟大年夜的提升。这也会让长鑫存储有时机从一个技巧追随者转变为一个技巧并驾齐驱、以致举世领先的中国DRAM玩家。



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