DRAM製程進入1β世代 美光再度搶下頭香

作者: 黃繼寬
2022 年 11 月 03 日

美光(Micron)於2日宣布,該公司已開始為特定智慧型手機製造商與晶片組合作夥伴提供使用1β(1-beta)製程節點生產的LPDDR5X DRAM驗證樣品,同時該製程節點的量產作業已全面準備就緒,預期2023年上市的智慧型手機就將搭載這類DRAM。基於美光1β製程的LPDDR5X最高速度可達每秒8.5Gb等級,同時位元密度與功耗也有顯著改進。除行動裝置外,1β帶來的低延遲、低功耗、高性能DRAM,更可支援各種高度回應式服務、即時服務、體驗的個人化與脈絡化,從智慧車輛到資料中心均可受惠。

圖 基於1β製程節點的美光DRAM顆粒,將率先在日本廣島廠進行量產,隨後台灣廠也將開始生產基於1β製程的DRAM。圖為美光廣島廠

1β是目前全球最先進的DRAM製程節點,也是美光自2021年1α(1-alpha)製程量產以來,再度領先競爭對手,推出基於下一代製程的DRAM。1β節點的功耗比前一代降低約15%,位元密度則增加超過35%,每顆晶粒容量可達16Gb。

美光DRAM製程整合副總裁Thy Tran表示,該公司在1β製程節點上並未使用EUV微影技術,而是藉由更先進的多重曝光技術來實現微縮。但除了圖案化之外,在材料跟DRAM的電路設計方面,美光也做出了許多創新,例如導入了第二代HKMG材料,並且在位元線(Bit Line)等DRAM內部結構的設計方面,做出了更多改進,進而達成縮小DRAM Cell,降低功耗的目標。

同時,為了滿足行動裝置對功耗的嚴格要求,基於1β製程節點的LPDDR5X記憶體,支援了JEDEC的增強型動態電壓與頻率調整核心技術(Enhanced Dynamic Voltage and Frequency Scaling Extensions Core, eDVFSC),以進一步增強DRAM的省電性。智慧型手機製造商將因此得以設計出電池續航力更久的裝置。

美光的1β節點可將更高的記憶體容量塞入更小的空間內,從而降低每位元資料的成本。DRAM的進展主要取決於如何在每平方毫米的半導體面積內,提供更多和更快的記憶體,因此需要縮小電路,將數十億個記憶體單元收納在約莫指甲大小的晶片中。幾十年來,隨著每個製程節點的演進,半導體產業每1~2年縮小晶片尺寸縮小一次;然而,隨著晶片變得越來越小,在晶圓上界定的電路圖便需要挑戰物理定律的極限。

儘管業界已開始改用新工具極紫外光設備來克服這些技術挑戰,美光仍利用其千錘百鍊的先進奈米製造能力與微影技術來跳過尚在新興階段的極紫外光技術。這需要應用美光獨門的先進多重曝光技術和浸潤式微影能力,以最高精確度做出這些微小的電路特徵。節點進一步縮小帶來容量提升,可讓智慧型手機和物聯網裝置等體積較小的裝置涵納更多記憶體。

為了讓1β和1α製程發揮競爭優勢,美光過去幾年也積極推動卓越製造、提升工程技術能力、強化開創性研發。加速創新讓美光比競爭對手提前一年實現1α節點量產,達成公司史上首次在DRAM和NAND兩個領域同時居於市場領導地位。多年來,美光投資數十億美元,將晶圓廠轉變為先進、高度自動化、由人工智慧驅動的永續營運設施。基於1β製程技術的DRAM將首先在美光的日本廣島廠進行量產,隨後美光台灣廠也將生產1β製程的DRAM。

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