永利皇宫安卓版免费下载_1nm对DRAM意味着什么?670亿人民币

  • 发布时间:2019-12-23 16:36:57

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永利皇宫安卓版免费下载,大多数读者应该了解逻辑半导体的相关流程,如英特尔的处理器和台积电生产的soc(片上系统),并意识到这些规则只是命名产品。那么,dram中提到的1x(18纳米)、1y(17纳米)、1z(16纳米)等是什么意思?

在本文中,我们将讨论所谓的“xnm”dram的真正含义。那么,“xxnm”指的是什么呢?在我们讨论这个之前,让我们先讨论一下当前的dram情况。

现在是2019年下半年,最先进的dram正在从1倍(18纳米)向1y(17纳米)发展。此外,1z(16纳米)的大规模生产预计将于2019年底完成。换句话说,dram在1纳米和1纳米被小型化。为什么dram制造商坚持这种“1纳米小型化”?

首先,结论是如果“1nm微缩模型”推迟上市,年销售额将相差1万亿日元(约670亿元人民币)。要理解这一点,我们必须首先理解dram的结构和变化。

动态随机存取存储器的结构及其变化

如图1所示,dram由晶体管和电容器组成。晶体管处于“导通”状态,电容器存储电荷。换句话说,根据电容器是否有电荷来执行“1”或“0”存储操作。

如图1所示,4k-1m位dram是平面的。然而,如果它大于1m比特,电容将变为蘑菇形“堆叠型”或三层鳍结构(图1的上半部分)或“沟槽型”,即在晶体管下方的硅衬底中钻孔,并且侧壁用作晶体管(图1的下半部分),因此产生以下内容。

Dram也遵循摩尔定律,集成度将每两年翻一番。结果,晶体管和电容分别减少了70%。然而,即使存在小型化,电容器也需要存储一定量的电荷。如果电荷太小,“1”和“0”之间的差异将变得模糊,这将影响存储功能。

换句话说,dram小型化的困难在于“即使实现了小型化,存储在电容器中的电荷也必须保持恒定”。为此,平面型被改变为“堆叠型”和“沟槽型”,以通过确保电容器的面积来保持一定量的电荷。

目前,dram市场被美国三星galaxy、sk Hynix和micron technology垄断。所有三家公司都采用了图1右上角的“sylinder”,但没有一家采用“groove type”。

也就是说,所有三家dram制造商都在晶体管上沉积了绝缘膜、钻孔并形成了电容器。因此,由于“即使电荷被小型化也能储存一定量的电荷”的原因,对于dram制造商来说,每年“挖深细孔”是他们最重要的技术研发。

现在dram的结构和最微妙的地方

当前dram结构如图2所示。2000年前后,作者在日立和爱尔皮达从事256m-1gb动态随机存取存储器的研发工作。电容器孔的直径、深度(高度)比(也称为“纵横比”)为10-12。当时,“加工孔太难了,达到了极限,再也不可能了”!

据说dram的“纵横比”已经达到40-45。可以加工深度(高度)如这个大洞,深深感受到人类的伟大智慧!

在图2的dram中,我们可以从下侧依次看到分隔每个单元、晶体管栅极、位线、电容、接触孔、金属布线等的浅沟槽隔离。

其中,最微妙的地方是什么?如果我们说“18纳米dram”,18纳米在哪里?

这个问题的答案由图3中dram的平面图来说明。首先,在硅中挖掘沟槽,并且在沟槽被绝缘膜填充之后形成浅沟槽隔离。接下来,形成作为晶体管栅极的字线。接下来,位线继续形成。

图3是dram的平面图。(jbpress的照片)

其中,最微妙的部分是浅沟槽隔离(sti),“18纳米dram”实际上是指相当于“浅沟槽隔离(sti)”间距的1/2(称为“半间距”)的尺寸。也就是说,说到“0纳米dram”,dram的“浅沟槽隔离(sti)”的1/2间距是真正的纳米尺寸。

动态随机存取存储器的小型化及未来展望

图4是dram小型化将如何发展以及未来的预测。

图4,dram缩放和未来预测。(图片来自;作者根据itrs和irds的数据编制而成。)

到2016年,以美国半导体工业协会(sia)和日本电子信息技术工业协会(jeita)为中心,规划了“半导体国际半导体技术路线图”,并公布了dram的细节。

这份技术蓝图被认为是为英特尔处理器设计的,甚至在幕后被嘲笑为“英特尔半导体技术路线图”。

Itrs于2016年去世,取而代之的是美国电气和电子工程研究所(ieee),该研究所发布了一份名为“设备和系统国际路线图(IRDS)”的新技术蓝图。还公布了动态随机存取存储器的微尺度特征。

再次参见图4,截至2016年,当itrs存在时,dram小型化几乎线性地发展为从36纳米到20纳米的对数函数。然而,在2017年及以后进入irds时代后,可以看出dram的小型化发展比itrs的预测要慢!

然而,尽管如此,预计dram将以1-2纳米的速度缩小。那么,1nm扩展对dram有什么意义?

Dram制造商坚持1纳米的理由

从2012年到2013年,三星电子和美光的2g位dram进行了比较(如图5所示)。同期,三星电子宣布“28纳米”,美光宣布“32纳米”。然而,你对三星在数字上的“马虎眼”有什么看法?事实上,两者之间的细微差别只有1-2纳米。

图5,三星电子和2位美国光dram的比较。(jbpress的照片)

只有1-2纳米的差异对dram的芯片尺寸有很大的影响。事实上,三星电子的2g dram是45m㎡,美光的是60m㎡。

因此,三星可以从直径30厘米(12英寸)的硅片上获得1570德拉姆和1024德拉姆的美光。假设收益率为90%,三星可以得到1413个芯片,美光可以得到921个芯片,相差约500个。

假设一个dram的价格是4美元,而对于一个硅片来说,三星电子和美国照明的销售差距大约是2000美元。假设两家公司在月生产能力为50万硅片的大规模生产工厂生产dram,差额为10亿美元,一年(12个月)后,差额将扩大到120亿美元。如果一美元兑换成110日元,一年就是1万亿2100亿日元。

总之,dram 1-2纳米的细微差别将在一年内产生超过1万亿日元(约合670亿元人民币)的销售额差异。这就是dram制造商“坚持”这个微小的1纳米的原因!

事实上,这种情况也存在于处理器和soc等逻辑半导体中。因此,无论尖端半导体制造商在哪里,他们都在“尽一切努力”实现甚至1nm的小型化!

2016年后,英特尔停滞在14纳米,没有取得任何进展。2019年下半年,将开始大规模生产10纳米技术的处理器。“14纳米”和“10纳米”是英特尔的“商品名称”。另一方面,三星电子(Samsung Electronics)和美光(Meguiar)似乎也拥有先进的irds,预计到2019年底将开始批量生产16位1z(16纳米)工艺的dram。dram浅沟槽隔离的“半图”实际上是16纳米。

最快在2020年上半年,一台采用英特尔10纳米处理器的电脑和一台采用16纳米技术的16位dram可能会发布!

你明白1nm的dram吗?

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