创新方能俘获存储人心,EUV光刻/MRAM技术齐上场

原创: 闪德资讯 2020-07-31
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随着存储技术的不断革新,半导体存储是目前应用最广的一种存储技术,存储器广泛应用于航空、军事、计算机、消费电子和通讯等产业,不同的存储产品,技术原理不同,应用领域不一样,优缺点也不相同。


常见的DRAM、SRAM、NAND Flash等各有特点,比如DRAM结构简单,价格便宜,单位体积容量高,缺点是DRAM访问速度慢、耗电量相对于flash大。SRAM不需要刷新电路就能保存数据,读写速度比DRAM快,不足是价格贵,功耗大。Nand flash存储内部采用非线性宏单元模式,改写速度快,数据存储容量大,价格贵。


在半导体存储技术的发展过程中,任何一个技术的进度都可能带来行业的新变化,MRAM、EUV光刻、封装等技术的创新都会给行业带来改变。存储从FPM、EDO、SDR、DDR,再到DDR4,人们对先进架构、高密度、更快速度、更低电压、更高带宽和更低功耗等的追求从未停止,DRAM技术的创新推动了计算机、手机等产业的前进。


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近日,据业内人士透露,受全球经济下行压力的影响,存储原厂下半年的库存压力倍增,品牌厂商和代理商的效益收到冲击,需求不振已影响到整个产业链,下半年产品价格下跌是不可避免的了,对于原厂而言,唯有创新的技术才能俘获人心。


对于现在存储产业面临的困境,中外原厂都在积极探索新的技术,力求在产品上突破,从而带来新的产业变化,挽回行情给企业带来的巨大损失。闪德资讯了解到,三星、镁光、SK海力士、清华紫光、长江存储、福建晋华、合肥长鑫等企业均对新技术进行了研究与探讨。


制造和封测是存储原厂创新的关键点,而很多厂商已经在积极尝试新的技术。尽管目前的存储芯片制程落后于高阶处理器芯片的制程,但是三星和SK海力士已经在采用7nm需要用到的EUV光刻机去制造DRAM芯片(在继三星之后,SK海力士将成为第二家采用EUV生产DRAM的厂商文章中有提到),SK海力士据之前计划,将首先使用13.5 nm EUV扫描仪生产具有10+nm标准的DRAM芯片,据可靠消息,很可能是13或14nm芯片。


EUV光刻所能提供的高分辨率已经被实验所证实,光刻机供应商已经分别实现了20nm和14nm节点的SRAM的曝光,并与193i曝光的结果做了对比,EUV曝光的分辨率也远好于193i。在10+nm节点的光刻技术上,EUV可以提供降低成本的机会,所需的步骤更少且复杂度更高。较低的单元电容需要较低的驱动器,但会失去检测准确度,可能需要更频繁的刷新和更大的字线干扰,这些技术问题仍是目前面临的难题,成本也是目前的困境。


由于吞吐量,掩模技术还不够成熟,配套的高灵敏度光刻胶等也不够,导致三星和SK海力士的量产进度一直不顺利。


除了三星和SK海力士,镁光尽管没有投入工厂建设,但是嘴上功夫可没少花,表达的观点倒是和三星、SK海力士一样,EUV的确可以为存储芯片解决很多制造难题。


镁光表示,要努力实现更密集的DRAM,新的技术是必须出现的,随着缩小存储位难度越来越大,人们越来越关注增加外围缩放比例和单位面积。金属栅极有助于间距单元的缩放,由于外围CMOS落后于逻辑技术十多年,如何用更低成本制造出高性能存储产品是关键,DRAM的互连缩放需要间距倍增或使用EUV。


目前,存储采用的平面的微缩工艺已经到了一个临界点,很难有技术突破,采用3D封装技术成为一种新的技术路线,DRAM技术已经非常成熟了,但是每一次技术迭代,面临的难题无非是成本和回报的平衡,依据摩尔定律的预测,纳米制程增加带来了光刻技术的革新,光波长逐渐缩短,掩模增加,工艺步骤也更多了。在封装技术上,存储厂商三星研究了Z方向的扩展能力,率先从封装角度实现3D DRAM,采用TSV封装技术,将多个DRAM芯片堆叠起来,提升了单根内存条容量和性能,镁光、英特尔、长江存储等都在此路线上积极研究和布局。


镁光、应用材料、三星等企业都对MRAM技术非常看好,并多次给客户讲解了新的技术优势。据闪德资讯编辑获得到的信息,MRAM是近几年被广为提及的一门技术,和DRAM、SRAM技术原理不同的是,MRAM是用磁电阻来存储数据,存储单元比前两者纷纷小,单位存储容量更大,具有更持久的数据存储能力。MRAM还有非易失、高速度、高密度和低耗等特性。MRAM是允许将多种存储器功能集成到一个芯片上,这个能缩小产品体积、降低功耗和延长电源、电池等使用寿命。


应用材料公司最近对媒体表示,用MRAM代替DRAM和SRAM来节省嵌入式设备的功耗,MRAM技术的后代将继续降低MRAM器件的功耗,包括压控MRAM。


MRAM的应用领域很广,只要能解决产业量产等技术难题,前景无限。


在存储大行情不利的形势下,原厂们如何破局估计是下半年开会的常规主题,而EUV光刻、MRAM技术的齐上场,给了它们新的研究路线和创新的方向。


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