三星電子12納米級的16Gb DDR5 DRAM

近日，三星、SK海力士等DRAM廠商爭相爆出有關(guān)第五代1bDRAM的最新研發(fā)進(jìn)展，新一代產(chǎn)品在數(shù)據(jù)處理速度、功耗、耗電量等方面都有了顯著提升，在移動設(shè)備、智能車輛、數(shù)據(jù)中心以及人工智能等領(lǐng)域的應(yīng)用將更加廣泛。英特爾、英偉達(dá)、AMD等廠商開始了新一輪的訂購，存儲廠商也將1bDRAM視為改善業(yè)績的關(guān)鍵產(chǎn)品。同時，存儲廠商開始了對下一代工藝節(jié)點(diǎn)1c的研發(fā)。有消息說，三星將跳過1bDRAM，直接研發(fā)1cDRAM。面向當(dāng)前的1b競爭與未來的1c競爭，存儲廠商已經(jīng)開始暗中較勁。

1bDRAM研發(fā)如火如荼

一直以來，各大內(nèi)存廠商將上一代DRAM芯片按照1X、1Y、1Z進(jìn)行工藝區(qū)分，1Xnm工藝相當(dāng)于16-19nm制程工藝、1Ynm相當(dāng)于14-16nm制程工藝，1Znm工藝相當(dāng)于12-14nm制程工藝。而新一代的1a、1b和1c則分別代表14-12nm、12-10nm以及10nm及以下制程工藝。

各大DRAM企業(yè)的研發(fā)進(jìn)展圖

SK海力士重點(diǎn)發(fā)力存儲產(chǎn)品的運(yùn)行速度。據(jù)悉，SK海力士已開始與英特爾一起驗(yàn)證其最新的Gen 5(1b)10nm服務(wù)器DDR5 DRAM，后續(xù)可與英特爾至強(qiáng)可擴(kuò)展平臺服務(wù)器處理器搭配使用。

SK海力士表示其最新的DDR5 DRAM速度可達(dá)6.4Gbps，與DDR5初期樣品4.8Gbps相比，提高了33%。并聲稱該產(chǎn)品是市場上最快的DDR5芯片，在芯片上應(yīng)用了高k金屬柵極，采用EUV光刻技術(shù)，10nm工藝制程，與Gen 4(1a)相比，功耗降低了20%、處理速度提高14%。

SK海力士第五代10納米級（1b）DDR5 DRAM 

SK海力士副社長、DRAM研發(fā)負(fù)責(zé)人金鍾煥表示，預(yù)期存儲器市況將自2023年下半獲得改善，SK海力士將以量產(chǎn)1b等業(yè)界最高水準(zhǔn)的DRAM競爭力為基礎(chǔ)，加速改善2023年下半業(yè)績，并于2024年上半將最先進(jìn)1b制程擴(kuò)大到LPDDR5T、高帶寬存儲器HBM3E等領(lǐng)域。

三星則一如既往強(qiáng)調(diào)研發(fā)和技術(shù)領(lǐng)先性，宣布其采用12納米級工藝技術(shù)的16Gb DDR5 DRAM已開始量產(chǎn)，并在最近與AMD完成了兼容性測試。三星表示，這款產(chǎn)品是業(yè)界最先進(jìn)的高性能且低能耗的DDR5 DRAM。

據(jù)悉，該產(chǎn)品所取得的技術(shù)突破同樣是采用了新的高介電（high-k）材料來增加電池電容，以及改進(jìn)關(guān)鍵電路特性的專利設(shè)計技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。結(jié)合先進(jìn)的多層EUV光刻技術(shù)，這款產(chǎn)品擁有三星最高的DDR5 Die密度，可使晶圓生產(chǎn)率提高20%，功耗有望節(jié)省約23%，最高支持7.2Gbps的運(yùn)行速度，這意味著它可以在一秒鐘內(nèi)處理兩部30GB超高清電影。為了搶占逐漸擴(kuò)大的DDR5市場，三星計劃從2023年開始批量生產(chǎn)，并向數(shù)據(jù)中心和人工智能等領(lǐng)域客戶供貨。

存儲三巨頭中，美光在1bDRAM的推出時間上占得先機(jī)，已經(jīng)向智能手機(jī)制造商和芯片組的合作伙伴運(yùn)送樣品，還將在LPDDR5X內(nèi)存上采用新的工藝技術(shù)，提供最高8.5Gbps速率。據(jù)了解，美光的1b工藝相當(dāng)于15nm制程工藝。美光稱，新工藝節(jié)點(diǎn)的能效提高約15%，位密度提高了35%以上，每顆芯片提供16Gb容量。

1cDRAM成為下半場競爭關(guān)鍵

雖然1b相比1a工藝在密度、性能、能效方面都有一定提升，但相比下一代工藝1c仍存在局限性。艾媒咨詢CEO兼首席分析師張毅向《中國電子報》記者表示，相較于1a工藝節(jié)點(diǎn)，1b工藝節(jié)點(diǎn)的提升主要體現(xiàn)在功耗和性能方面。1bDRAM能夠提供更低的功耗和更高的性能，同時也能夠更好地適應(yīng)新一代處理器的需求。然而，1bDRAM與1cDRAM相比，還存在一定的局限性，無法支持更高的容量和更快的速度。

美光的DRAM技術(shù)研發(fā)路線圖

“1cDRAM確實(shí)有很大的潛力，但在實(shí)際應(yīng)用中，需要考慮成本和技術(shù)難度，以及技術(shù)層級的迭代。”張毅說。

因此，業(yè)界認(rèn)為1c工藝是DRAM接下來的競爭關(guān)鍵。賽迪顧問集成電路高級分析師楊俊剛認(rèn)為，1bDRAM產(chǎn)品主要受存儲市場萎靡影響，市場空間相對有限。預(yù)計存儲市場在2023年底或2024年上半年開始反彈，按照DRAM市場技術(shù)迭代速度，市場復(fù)蘇剛好迎來1cDRAM產(chǎn)品推出時間，所以1cDRAM產(chǎn)品成為市場復(fù)蘇后各家競爭關(guān)鍵。

三星近期放出的消息也側(cè)面應(yīng)證了這一觀點(diǎn)。三星為了擴(kuò)大與競爭對手的技術(shù)差距，已經(jīng)要求其研究人員停止或跳過1bDRAM的開發(fā)，新的目標(biāo)是在今年6月前完成11納米的第六代1cDRAM的開發(fā)。

各類存儲芯片的工藝節(jié)點(diǎn)

半導(dǎo)體行業(yè)專家張先揚(yáng)表示，因?yàn)镾K海力士和美光已經(jīng)量產(chǎn)1bDRAM，三星在研發(fā)1bDRAM的時候受到過阻礙，這讓三星壓力倍增。三星一直提倡在技術(shù)上領(lǐng)先于對方，為更好拉開與SK海力士和美光之間的差距，跳過研發(fā)進(jìn)程將有利于其在下一階段領(lǐng)先于競爭對手。

這也不是三星第一次選擇跳過研發(fā)進(jìn)程，此前，三星就放棄了28納米DRAM的大規(guī)模生產(chǎn)，專注于生產(chǎn)25納米DRAM。

張毅對三星的做法表示贊同：“1cDRAM具有更高的競爭力和更好的市場前景，1bDRAM已經(jīng)被SK海力士和美光搶占了市場，三星選擇跳過也是為了避免直接競爭。從長遠(yuǎn)來看，三星的決策可能是明智的，因?yàn)?cDRAM是下一代的主流產(chǎn)品。但對于三星而言，1cDRAM的技術(shù)成熟度與成本問題，都會影響客戶的決策?！?/p>

目前來看，三星、SK海力士和美光都有在1cDRAM份額爭奪戰(zhàn)中拔得頭籌的機(jī)會。三星在研發(fā)方面一直處于領(lǐng)先地位，SK海力士具有強(qiáng)大的生產(chǎn)能力和技術(shù)實(shí)力，而美光則具有獨(dú)特的技術(shù)和設(shè)計優(yōu)勢，產(chǎn)品迭代形成產(chǎn)品穩(wěn)定性。目前三家的研發(fā)進(jìn)度都比較接近，未來的走勢還需要時間和機(jī)遇的檢驗(yàn)。