Китайский гигант хранения данных CXMT совершает прорыв в материалах для DRAM!

Репортаж от Wedoany，Китайский гигант хранения данных ChangXin Memory Technologies (CXMT), будучи новичком в индустрии DRAM, стремительно сокращает технологический разрыв с лидерами отрасли.

По сообщениям, компания успешно применила диэлектрические материалы с высокой диэлектрической проницаемостью (High-k), которые ранее в основном использовались ведущими производителями памяти, в своих новейших продуктах DRAM и вышла на этап массового производства.

В ответ на это Samsung Electronics и SK Hynix ускоряют разработку архитектур следующего поколения, таких как 4F² и 3D DRAM, чтобы сохранить свое технологическое лидерство.

Старший вице-президент TechInsights Чон Дон Чхве на вебинаре о тенденциях в индустрии памяти, состоявшемся 27-го числа, представил новейшую дорожную карту развития передовых технологий DRAM.

Полномасштабное внедрение передовых High-k материалов для быстрого сокращения отставания от лидеров отрасли

Мировой рынок DRAM долгое время был поделен между «большой тройкой»: южнокорейскими Samsung Electronics и SK Hynix, а также американской Micron. Эти три компании, благодаря коммерциализации DRAM на 12-нм уровне и высокопроизводительной памяти (HBM), постоянно наращивают объемы поставок высокоценных продуктов для ИИ-хранилищ.

Однако китайские производители памяти быстро догоняют. В настоящее время крупнейший отечественный гигант DRAM, ChangXin Memory Technologies, уже коммерциализировал продукты DDR5 и LPDDR5 на основе G4, то есть техпроцесса 16-нм уровня.

Недавно CXMT также начала применять в транзисторах DRAM передовые материалы, которые ранее в основном использовались ведущими производителями памяти.

«Важно отметить, что наш анализ показывает: CXMT успешно внедрила технологию металлического затвора с высокой диэлектрической проницаемостью (HKMG) в техпроцесс G4, а также в продукты LPDDR5X», — заявил Чхве.

Материалы High-k используются в изоляционных слоях для уменьшения токов утечки между цепями. Поскольку они позволяют хранить больше заряда при том же напряжении, они поддерживают более агрессивное масштабирование устройств по сравнению с традиционным диэлектрическим слоем затвора из диоксида кремния (SiO₂).

Samsung Electronics, SK Hynix и Micron начали использовать такие материалы примерно четыре-пять лет назад.

Тем временем CXMT также продвигает технологию HBM. По сообщениям, компания в настоящее время ведет рисковое производство HBM2E с использованием техпроцесса G3, то есть DRAM 18-нм уровня. HBM2E относится к продуктам HBM третьего поколения. Кроме того, компания также отправляет образцы HBM3 на основе техпроцесса G4.

«CXMT по-прежнему отстает от ведущих производителей отрасли на два поколения, однако ее дорожная карта HBM продолжает продвижение к более высокопроизводительным решениям для хранения данных», — отметил Чхве. «Ее техпроцесс G5, то есть DRAM 15-нм уровня, также находится в стадии разработки».

Большая тройка DRAM переходит к 4F² и 3D DRAM

Samsung Electronics, SK Hynix и Micron стремятся сохранить технологическое преимущество, разрабатывая DRAM следующего поколения на узле D0a, то есть ниже 10 нм. При этом 4F² и 3D DRAM, способные кардинально изменить структуру традиционной ячейки памяти DRAM, становятся наиболее вероятными технологическими маршрутами следующего поколения.

«Судя по нашей текущей оценке, Samsung Electronics и SK Hynix с большей вероятностью применят 4F² DRAM», — заявил Чхве. «А Micron, скорее всего, перейдет непосредственно к 3D DRAM».

4F² DRAM — это архитектура следующего поколения, которая изменяет расположение ячеек памяти — наименьших элементов DRAM для хранения данных, — превращая традиционную плоскую структуру в вертикальную.

Здесь «F²» обозначает площадь, занимаемую одной ячейкой памяти относительно минимального размера элемента F технологического процесса.

Традиционная DRAM обычно использует архитектуру ячейки 6F². Уменьшение площади ячейки памяти позволяет повысить плотность хранения на единицу площади DRAM, улучшая тем самым производительность обработки данных и энергопотребление. Именно поэтому отрасль все больше внимания уделяет структуре 4F².

С другой стороны, 3D DRAM предполагает вертикализацию ячеек памяти, которые ранее располагались горизонтально, путем установки линий битов (Bitline) или линий слов (Wordline) в вертикальное положение, формируя трехмерную структуру.

Линии битов и линии слов — это межсоединения, используемые для управления и работы транзисторов каждой ячейки памяти.

Применение архитектуры 3D DRAM позволяет интегрировать больше ячеек памяти на той же площади кристалла, одновременно увеличивая расстояние между транзисторами, что также способствует снижению помех между устройствами.

Однако по сравнению с 4F², техническая сложность 3D DRAM значительно выше, поскольку требует внедрения новых материалов, технологий соединения и других сложных инноваций в производственном процессе.

«3D DRAM по-прежнему остается чрезвычайно сложной технологией. Если она будет коммерциализирована в поколении D0a, это приведет к очень высокой сложности процесса и возможным проблемам с выходом годных изделий», — отметил Чхве.

«Поэтому на данный момент 4F² DRAM становится более реалистичным кандидатом для узла D0a».