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位于EUV的1z纳米动态随机存取存储器在三星,的大规模生产揭示了背后的技术细�

三星电子最近将极紫外(EUV)光刻技术应用于基于1z-nm工艺的动态随机存取存储器,并完成大规模生产。

半导体分析机构TechInsights分别与EUV光刻技术和ARF-I光刻技术一起拆解了三星1Z-nm DRAM,认为该技术提高了三星的生产效率,缩小了DRAM的核心尺寸。technologies还将三星动态随机存取存储器与美光1z-nm技术进行了比较,三星动态随机存取存储器在芯片超级单元尺寸上也更小。

一个或三个1z-nm DRAM芯片采用EUV技术,内核尺寸缩小18%

2019年底,三星用1x-nm技术和EUV技术大批量生产了100万个DRAM。去年年初,三星电子首次宣布将分别使用ArF-i技术和EUV技术开发1z-nm动态随机存取存储器。目前,EUV技术已应用于三星批量生产的1z-nm动态随机存储器

目前,三星已经用1z-nm工艺升级了8GB DDR4、12GB LPDDR5和16GB LPDDR5的EUV技术。

12GB LPDDR5和16GB LPDDR5 DRAM已用于三星, galaxy S21 5g系列手机,其中S21、S21和S21 Ultra已于2021年1月发布。

12GB LPDDR5芯片用于三星, galaxy S21 ultra的RAM,而16GB LPDDR5芯片用于S21和S21手机的RAM组件。

根据TechInsights,三星的1Z-nm工艺的生产效率比以前的1y-nm工艺高15%以上。D/R(设计规则)从1y-nm工艺的17.1nm降低到1z-nm工艺的15.7nm,芯径也从53.53mm2降低到43.98mm2,比之前小18%左右。

位于EUV的1z纳米动态随机存取存储器在三星,的大规模生产揭示了背后的技术细� 科学快报 第1张

三星1Y-nm和1Z-nm动态随机存储器参数比较

三星电子将其最先进的1z-nm工艺和euv 光刻技术集成在12GB LPDDR5芯片上,而基于1z-nm工艺的16 GB LPDDR5芯片也使用了非euv 光刻技术

电子行业媒体EETimes推测,最初在三星开发的LPDDR5产品极有可能采用snlp(存储节点焊盘)/BLP(位线焊盘)技术,混合ArF-i和euv 光刻技术,目前其生产的所有LPDDR5芯片均基于euv 光刻技术,其芯片可能由其在平泽市, 韩国的第二条生产线制造

euv 光刻技术用于三星12GB LPDDR 5芯片上,其关键尺寸约为40纳米,s/a(读出放大器电路)区域的线宽为13.5纳米.利用EUV技术,可以改善S/A区BLP封装技术的线边缘粗糙度(LER),减少桥接/短路缺陷。

位于EUV的1z纳米动态随机存取存储器在三星,的大规模生产揭示了背后的技术细� 科学快报 第2张

EUV技术(右)与不带EUV的1z-nm DRAM BLP的比较(左)

第二,美光暂时不使用EUV技术,超级单元尺寸只有0.00197 m2

与美光, 1z纳米动态随机存储器的0.00204m2的超晶格相比,三星1z纳米动态随机存储器的超晶格只有0.00197 m2。三星1Z-nm动态随机存储器的动态范围为15.7纳米,而美光为15.9纳米。

位于EUV的1z纳米动态随机存取存储器在三星,的大规模生产揭示了背后的技术细� 科学快报 第3张

三星和美光1Z-nm动态随机存储器参数比较

目前,美光基于1z-nm工艺的DRAM采用基于ArF-i的光刻技术,并宣布EUV 光刻技术暂时不用于1-nm和1-nm的DRAM。三星将继续在1纳米和1纳米动态随机存取存储器上使用EUV技术。

随着科技的发展,三星的动态随机存取存储器的超晶胞尺寸和研发能力越来越小。下图显示了三星动态随机存取存储器超级单元的大小变化,包括从3x纳米到1z纳米的动态随机存取存储器大小。

位于EUV的1z纳米动态随机存取存储器在三星,的大规模生产揭示了背后的技术细� 科学快报 第4张

三星动态随机存储器的规模趋势

三星dram的研发趋势如下图所示。尽管动态随机存取存储器超单元的尺寸和数模转换变得越来越困难,但三星仍然将1z纳米动态随机存取存储器的数模转换降低到15.7纳米,比1y纳米工艺小8.2%。

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三星动态随机存储器研发趋势

结论:三星在技术上领先,美光和SK 海力士在等待机会

由于存储芯片行业的特点是成本高、供需敏感、周期长,其他制造商如美光出于成本原因对EUV技术持保守态度。然而,三星,作为世界存储芯片的领导者,对EUV技术采取了更加积极的态度,一直在探索EUV技术在存储芯片中的应用,现在已经在这个方向取得了领先优势。

但在2020年DRAM市场增长强劲以及IC Insights等研究机构积极预期的背景下,美光、SK 海力士等内存芯片厂商可能会加大对新技术、新工艺的投入,同时利用成熟技术的成本优势与三星竞争