中國記憶體儲巨頭長鑫記憶體（CXMT）作為DRAM行業的後來者，正在快速縮小與行業龍頭之間的技術差距。
據報導，該公司已成功將過去主要由領先記憶體廠商掌握的高介電常數（High-k）介電材料應用於最新一代DRAM產品，並進入量產階段。
作為回應，三星電子和SK海力士正在加速研發4F²和3D DRAM等下一代架構，以保持自身的技術領先地位。
TechInsights高級副總裁Jeongdong Choi於27日在一場記憶體行業趨勢網路研討會上，介紹了先進DRAM技術的最新發展路線圖。
全面採用先進High-k材料，快速追趕行業龍頭
全球DRAM市場長期以來由“三巨頭”主導，分別是韓國的三星電子、SK海力士以及美國的美光。這三家公司正通過12nm級DRAM以及高頻寬記憶體（HBM）的商業化，不斷擴大高價值AI記憶體產品的出貨量。
不過，中國記憶體廠商正在快速追趕。目前國內最大的DRAM巨頭長鑫記憶體已經基於G4，即16nm級工藝，實現了DDR5和LPDDR5產品的商業化。
最近，長鑫記憶體進一步開始在DRAM電晶體中採用此前主要由頭部記憶體廠商使用的先進材料。
“重要的是，我們的分析顯示，長鑫記憶體已經成功將高介電常數金屬柵（HKMG）技術引入G4工藝以及LPDDR5X產品。”Choi表示。
High-k材料被用於絕緣層，可以減少電路之間的漏電流。由於其能夠在相同電壓下記憶體更多電荷，因此相比傳統的二氧化矽（SiO₂）柵介電層，可以支援更加激進的器件微縮。
三星電子、SK海力士和美光大約在四到五年前開始採用這類材料。
與此同時，長鑫記憶體也在推進HBM技術。據報導，該公司目前正在使用G3，即18nm級DRAM工藝進行HBM2E的風險量產。HBM2E屬於第三代HBM產品。此外，公司還正在對基於G4工藝的HBM3進行送樣。
“長鑫記憶體目前仍需追趕行業領先廠商兩代，但其HBM路線圖仍在持續向更高性能的記憶體解決方案推進。”Choi表示，“其G5，即15nm級DRAM工藝也正在研發之中。”
DRAM三巨頭轉向4F²和3D DRAM
三星電子、SK海力士和美光正在通過研發10nm以下、即D0a節點的下一代DRAM，努力保持技術優勢。其中，能夠從根本上改變傳統DRAM記憶體單元結構的4F²和3D DRAM，正在成為最有可能的下一代技術路線。
“根據我們目前的判斷，三星電子和SK海力士更有可能採用4F² DRAM。”Choi表示，“而美光則更有可能直接轉向3D DRAM。”
4F² DRAM是一種下一代架構，它改變了記憶體單元——即DRAM中用於記憶體資料的最小單元的排列方式，將傳統的平面結構轉變為垂直結構。
其中，“F²”代表一個記憶體單元相對於製造工藝最小特徵尺寸F所佔據的面積。
傳統DRAM通常採用6F²記憶體單元架構。縮小記憶體單元面積，可以提高DRAM的單位面積記憶體密度，從而改善資料處理能力和功耗表現。這也是為什麼業界越來越重視4F²結構。
另一方面，3D DRAM則是將過去水平排列的記憶體單元進行垂直化，通過將位線（Bitline）或字線（Wordline）豎立起來，實現三維結構。
位線和字線是用於控制和操作每個記憶體單元電晶體的互連結構。
採用3D DRAM架構後，可以在相同晶片面積內整合更多記憶體單元，同時擴大電晶體之間的間距，從而也有助於降低器件之間的干擾。
不過，與4F²相比，3D DRAM的技術難度明顯更高，因為它需要引入新的材料、鍵合技術以及其他複雜的工藝創新。
“3D DRAM仍然是一項極具挑戰性的技術。如果在D0a這一代實現商業化，將帶來非常高的工藝複雜度，並可能面臨良率問題。”Choi表示。
“因此，從目前來看，4F² DRAM正成為D0a節點更具現實性的候選方案。” (印科技)