来源:trendforce
随着存储行业持续推进10纳米级以下先进制程研发,DRAM微缩技术的研发难度正不断加大。据韩媒The Elec报道,三星已于今年3月利用10a DRAM制程完成晶圆试产,并在器件特性测试中验证了芯片可正常工作。
报道指出,这也是行业首次落地4F方形单元结构与垂直沟道晶体管(VCT)工艺。按照三星规划,将在2026年完成10a DRAM的整体研发工作,2027年开展品质测试,2028年正式导入量产。
三星还计划将4F方形单元与VCT技术连续应用于10a、10b、10c三代DRAM产品;从10d节点开始,公司将全面转向3D DRAM技术路线。
报道介绍,业内对10纳米级DRAM制程采用1x、1y、1z、1a、1b、1c、1d的命名规则,10a为1d之后的下一代制程,也是首款迈入10纳米级以下的工艺节点,业界测算其实际电路线宽约9.5至9.7纳米。
现阶段商用DRAM普遍采用6F方形结构,其中F代表半导体制造中的最小光刻特征尺寸。新一代4F方形单元采用2F×2F的单元布局,空间利用率更高,同等芯片面积下,单元密度可提升30%至50%,是DRAM物理微缩的核心方案。
4F结构的落地依托VCT技术,电荷存储电容直接堆叠在晶体管上方,进一步压缩单元尺寸。传统布置在存储单元阵列周边的外围电路,将单独制作晶圆,再通过晶圆混合键合工艺,以单元下外围电路(PUC)架构实现两片晶圆整合。
技术迭代的核心阻碍集中在材料体系更换。三星已将沟道材料由硅替换为铟镓锌氧化物(IGZO),可有效降低微缩单元的漏电流、提升数据保存能力;而字线材料目前仍在评估阶段。
三星原本计划采用电阻率更低、无需阻挡层的钼材料替代氮化钛,但钼存在腐蚀性强、固态加工难度大等问题,需要改造气体输送、管路及制程控制系统,大幅增加量产落地门槛。
除三星外,其他存储大厂也在加速研发4F方形单元与VCT技术。消息显示,SK海力士暂不跟进10a节点,计划延后至10b制程才导入这套技术架构。
不过4F方形垂直栅极平台,要求外围电路晶圆采用逻辑工艺制造。由于SK海力士无自建12英寸逻辑产线,目前正在权衡两种方案:自主搭建产能,或是委托外部晶圆代工厂生产。但受代工产能限制,依靠外部合作的落地空间较为有限。