三星電子和SK海力士等韓國(guó)最大的兩家半導(dǎo)體公司正在關(guān)注下一代刻蝕技術(shù)“低溫”。最初，該技術(shù)是針對(duì)高堆棧 NAND 開(kāi)發(fā)的，但最近發(fā)現(xiàn)正在進(jìn)行測(cè)試，以將其應(yīng)用于下一代 DRAM。 據(jù)業(yè)內(nèi)人士28日消息，三星電子、SK海力士等韓國(guó)主要存儲(chǔ)器企業(yè)已開(kāi)始準(zhǔn)備將低溫刻蝕技術(shù)應(yīng)用于DRAM。 蝕刻是半導(dǎo)體制造工藝的關(guān)鍵要素，是去除晶圓上不必要的材料部分的工藝。廣泛應(yīng)用于存儲(chǔ)器和系統(tǒng)半導(dǎo)體領(lǐng)域。 特別是，低溫蝕刻技術(shù)最近引起了半導(dǎo)體行業(yè)的關(guān)注。低溫蝕刻是一種在高達(dá)-60°C至-70°C的環(huán)境下進(jìn)行蝕刻過(guò)程的技術(shù)。現(xiàn)有的蝕刻是在高達(dá)-20℃至30℃的環(huán)境下進(jìn)行的。 在低溫環(huán)境下，化學(xué)反應(yīng)性降低，無(wú)需保護(hù)膜即可進(jìn)行精確蝕刻。蝕刻速率（每分鐘蝕刻薄膜的孔深度）也得到提高。 由于這些優(yōu)勢(shì)，低溫蝕刻將應(yīng)用于三星電子的下一代 NAND“V10”。V10是三星電子計(jì)劃明年量產(chǎn)的下一代NAND，預(yù)計(jì)是430單元的NAND。 此外，三星電子和SK海力士正準(zhǔn)備將低溫蝕刻技術(shù)應(yīng)用于下一代DRAM。據(jù)了解，目前已從全球主要裝備公司引進(jìn)低溫設(shè)施，正在進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用測(cè)試。 半導(dǎo)體行業(yè)的一位官員表示，“三星電子目前正在測(cè)試低溫蝕刻設(shè)備，該設(shè)備打算僅應(yīng)用于現(xiàn)有的 V10 NAND 至 DRAM 生產(chǎn)線”，并補(bǔ)充道，“我們也在最后與合作伙伴分享了相關(guān)計(jì)劃”第三季度?！?另一位官員解釋說(shuō)，“SK海力士正在制定一項(xiàng)計(jì)劃，將低溫引入‘下電極’（存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)）的制造中，‘下電極’（存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)）是DRAM中電容器的一個(gè)組成部分。”電容器是一種臨時(shí)存儲(chǔ)電荷的裝置。 預(yù)計(jì)低溫刻蝕最早將在D1d（第七代10納米DRAM）開(kāi)始應(yīng)用于DRAM量產(chǎn)工藝。目前，存儲(chǔ)器行業(yè)正在準(zhǔn)備從明年開(kāi)始量產(chǎn)上一代D1c。 此外，由于DRAM是HBM（高帶寬內(nèi)存）的關(guān)鍵要素，預(yù)計(jì)將對(duì)下一代HBM市場(chǎng)產(chǎn)生影響。HBM是一種通過(guò)垂直堆疊多個(gè)DRAM來(lái)顯著提高數(shù)據(jù)處理性能的存儲(chǔ)器。此外，業(yè)界認(rèn)為低溫也可以應(yīng)用于 TSV（通過(guò)硅電極），這是 HBM 制造的關(guān)鍵工藝。 一位半導(dǎo)體行業(yè)相關(guān)人士表示，“無(wú)論蝕刻什么材料，較低的溫度一般都有利于蝕刻，因此未來(lái)低溫技術(shù)可以應(yīng)用的領(lǐng)域有很多。雖然存在很多技術(shù)挑戰(zhàn)，但未來(lái)很有可能應(yīng)用于 HBM 的量產(chǎn)?！薄叭プ霭桑彼f(shuō)。 

三星押注 1c-nm DRAM

 據(jù)報(bào)道，三星電子正在推進(jìn)其 1c 納米 DRAM，這被視為該公司與高帶寬內(nèi)存 (HBM) 競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵潛力。 近日，韓媒報(bào)道稱(chēng)，在三星董事長(zhǎng)李在镕的領(lǐng)導(dǎo)下，大批工程師被調(diào)往內(nèi)存部門(mén)，協(xié)助建立1c-nm DRAM產(chǎn)線和開(kāi)發(fā)第六代HBM4產(chǎn)品。

三星 1c-nm DRAM 的開(kāi)發(fā)吸引了眾多韓國(guó)媒體的關(guān)注，因?yàn)樗鼘?duì)增強(qiáng)三星在 HBM 領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。許多人將三星 HBM3 和 HBM3E 向 Nvidia 發(fā)貨延遲歸咎于該公司使用的是低代 1a-nm DRAM，而競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手使用的是 1b-nm DRAM。

1c-nm DRAM 預(yù)計(jì)將對(duì)三星第六代 HBM4 至關(guān)重要，或許可以讓該公司超越競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，然而，一些業(yè)內(nèi)人士對(duì)這種做法仍持懷疑態(tài)度。

報(bào)道指出，三星似乎已準(zhǔn)備好將 1c-nm DRAM 融入 HBM4 內(nèi)存中，而其主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手 SK 海力士和美光科技則均計(jì)劃在其 HBM4 產(chǎn)品中使用 1b-nm DRAM。

市場(chǎng)觀察人士認(rèn)為，三星打算通過(guò)使用更先進(jìn)的 DRAM 技術(shù)來(lái)提升其 HBM 競(jìng)爭(zhēng)力，以扭轉(zhuǎn)目前落后的地位。

盡管如此，許多韓國(guó)業(yè)內(nèi)人士仍對(duì)三星的 HBM 技術(shù)路線圖表示擔(dān)憂(yōu)，認(rèn)為這可能會(huì)破壞與 DRAM 和 HBM 技術(shù)相關(guān)的現(xiàn)有協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)。

DRAM 的性能穩(wěn)定性直接影響 HBM 產(chǎn)品的功效，因?yàn)?HBM 是由 DRAM 構(gòu)成的。公司高層表示，公司最初開(kāi)發(fā) DRAM 是為了計(jì)算和移動(dòng)設(shè)備，然后才將其應(yīng)用于 HBM，以確保產(chǎn)品的可靠性。

不過(guò)，三星可能會(huì)簡(jiǎn)化或繞過(guò)上述流程?？紤]到設(shè)備投資時(shí)間表，1c-nm DRAM 的全面量產(chǎn)可能要到 2025 年上半年，與 HBM4 的量產(chǎn)計(jì)劃之間只有不到一年的時(shí)間。根據(jù)三星的生產(chǎn)計(jì)劃，其新一代 1c-nm DRAM 的首批應(yīng)用可能是 HBM，這與三星以往的做法有所不同。

相比之下，據(jù)業(yè)內(nèi)人士稱(chēng)，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手 SK Hynix 于 2024 年 8 月開(kāi)發(fā)了基于 1c-nm 工藝技術(shù)的 16Gb DDR5 DRAM，但并不打算將其應(yīng)用于 HBM4，據(jù)報(bào)道優(yōu)先考慮 HBM 穩(wěn)定性而不是性能增強(qiáng)。

據(jù)此前報(bào)道，三星最近在 1c-nm DRAM 開(kāi)發(fā)中取得了第一顆“好芯片”，這讓公司內(nèi)部燃起了一絲樂(lè)觀的希望。然而，專(zhuān)家認(rèn)為，三星要想實(shí)現(xiàn) 1c-nm DRAM 的持續(xù)量產(chǎn)，仍需要大量的準(zhǔn)備工作。三星目前的良率可能低于 10%，因?yàn)槠浍@得的高質(zhì)量芯片數(shù)量與其加工的晶圓數(shù)量相比不足。

另一邊，據(jù)韓國(guó)媒體近日?qǐng)?bào)道，三星董事長(zhǎng)李健熙近日將系統(tǒng)LSI和晶圓代工部門(mén)的開(kāi)發(fā)人員調(diào)至內(nèi)存部門(mén)，彰顯了該公司致力于加速HBM和下一代內(nèi)存技術(shù)的進(jìn)步，以應(yīng)對(duì)三星半導(dǎo)體業(yè)務(wù)面臨的挑戰(zhàn)。

三星第六代 HBM4 的開(kāi)發(fā)不僅需要內(nèi)存技術(shù)人才，還需要具備邏輯芯片開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的晶圓代工廠和系統(tǒng) LSI 人員。與前幾代產(chǎn)品不同，HBM4 在底部有邏輯芯片，其功能類(lèi)似于 CPU，用于管理 HBM 操作。

據(jù)報(bào)道，三星的一些晶圓代工人員已被重新分配到內(nèi)存部門(mén)，以協(xié)助 HBM4 的開(kāi)發(fā)。

此外，有傳言稱(chēng)，三星已一反常態(tài)地與代工競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手臺(tái)積電聯(lián)手，彰顯其重新奪回 HBM 技術(shù)領(lǐng)先地位的決心。 

SK海力士開(kāi)發(fā)出業(yè)界首款1c DDR5

 八月底，SK海力士宣布，它已經(jīng)開(kāi)發(fā)出業(yè)界首款采用其 1c 節(jié)點(diǎn)（10nm 工藝的第六代）制造的 16Gb DDR5。 這一成功標(biāo)志著存儲(chǔ)器制程技術(shù)開(kāi)始極限微縮至接近10納米的水平。 10nm級(jí)DRAM技術(shù)的微縮工藝不斷推進(jìn)，難度不斷增加，但SK海力士憑借業(yè)界領(lǐng)先的第五代10nm工藝1b技術(shù)，在業(yè)界首次提高設(shè)計(jì)完成度，突破技術(shù)限制。 SK海力士表示，將在年內(nèi)準(zhǔn)備好量產(chǎn)1c DDR5，并于明年開(kāi)始批量出貨。 為了減少工藝推進(jìn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，并以最有效的方式轉(zhuǎn)移被譽(yù)為性能最佳的DRAM的1b的優(yōu)勢(shì)，該公司將1b DRAM的平臺(tái)擴(kuò)展用于1c的開(kāi)發(fā)。 新產(chǎn)品在極紫外（EUV）光刻工藝中采用新材料，同時(shí)優(yōu)化了EUV光刻的整體應(yīng)用工藝，與上一代產(chǎn)品相比，成本競(jìng)爭(zhēng)力有所提升。SK海力士還通過(guò)設(shè)計(jì)方面的技術(shù)創(chuàng)新，將生產(chǎn)效率提高了30%以上。 預(yù)計(jì)將用于高性能數(shù)據(jù)中心的 1c DDR5 的運(yùn)行速度比上一代提高了 11%，達(dá)到 8Gbps。由于功率效率也提高了 9% 以上，SK 海力士預(yù)計(jì)，在 AI 時(shí)代的發(fā)展導(dǎo)致功耗增加的背景下，采用 1c DRAM 將有助于數(shù)據(jù)中心將電力成本降低多達(dá) 30%。 DRAM 開(kāi)發(fā)負(fù)責(zé)人 Kim Jonghwan 表示：“我們致力于將具有最佳性能和成本競(jìng)爭(zhēng)力的 1c 技術(shù)應(yīng)用于我們的主要下一代產(chǎn)品（包括 HBM 1、LPDDR6 2和 GDDR7 3），為客戶(hù)提供差異化價(jià)值?！薄拔覀儗⒗^續(xù)努力保持在 DRAM 領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，并成為最值得信賴(lài)的 AI 內(nèi)存解決方案提供商?！?nbsp;

向DRAM投入大量資金

 自誕生以來(lái)，DRAM 行業(yè)就一直經(jīng)歷著產(chǎn)量增加和產(chǎn)量縮減的周期，以提高利潤(rùn)。但現(xiàn)在，兩大制造商將斥資數(shù)十億美元大幅增加 RAM 芯片產(chǎn)量，以滿(mǎn)足對(duì) AI 計(jì)算機(jī)永無(wú)止境的需求。 三星和 SK 海力士生產(chǎn)各種 DRAM，包括用于 PC 主板的 DDR4 或 DDR5，以及用于顯卡的 GDDR6（現(xiàn)在是 GDDR7）。但對(duì)于超級(jí)處理器，如 AMD 的Instinct MI300和 Nvidia 的H100，首選內(nèi)存是所謂的高帶寬內(nèi)存 (HBM)。 HBM 的特殊之處在于它由多個(gè)堆疊在一起的 DRAM 芯片組成，電力和數(shù)據(jù)通過(guò)垂直穿過(guò)芯片的電線傳輸（稱(chēng)為“硅通孔”，簡(jiǎn)稱(chēng) TSV）。并行訪問(wèn)大量?jī)?nèi)存可大幅提高讀/寫(xiě)帶寬。 三星最新的HBM3 Icebolt內(nèi)存使用了 12 層最新的 10 nm DRAM 芯片，總共 16 或 24 GB。AMD Instinct MI300 有八個(gè) HBM3 模塊（128 GB GPU 內(nèi)存），這意味著僅一個(gè)加速器就有 96 個(gè) DRAM 芯片。因此，據(jù)《韓國(guó)經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》報(bào)道，三星和 SK 海力士正在投入大量資金來(lái)增加產(chǎn)量。 現(xiàn)在，您可能會(huì)想：“嗯，這一切都很有趣，但這只是針對(duì) AI，而不是 PC 游戲。”但事情是這樣的：用于 HBM 的 DRAM 芯片理論上也可以用于其他應(yīng)用，例如系統(tǒng) RAM 或顯卡 VRAM。 HBM 之前也曾用于后者——AMD 是第一家在其Radeon RX Fury系列中使用 HBM 的 GPU 制造商，隨后在RX Vega 64及其同類(lèi)產(chǎn)品中也使用了 HBM。最新支持 HBM 的游戲顯卡是Radeon VII，遺憾的是，自那以后我們就再也沒(méi)有見(jiàn)過(guò)它了，因?yàn)?GDDR6X 和 GDDR7 的絕對(duì)速度提供了足夠的帶寬。 但是，如果市場(chǎng)上充斥著 HBM 模塊的備用芯片，我們可能會(huì)看到它在高端市場(chǎng)的回歸，盡管它僅適用于 Nvidia 顯卡，因?yàn)锳MD暫時(shí)退出了該領(lǐng)域。 如果人工智能泡沫破滅，三星和 SK 海力士也有可能最終會(huì)擁有大量不再需要的 DRAM 芯片，并可能被重新用于其他產(chǎn)品。我不知道用于 HBM 模塊的內(nèi)存作為標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng) RAM 的效果如何，但你永遠(yuǎn)不知道——我們可能會(huì)再次看到內(nèi)存價(jià)格回到非常低的水平。 然而，由于科技界仍然一心要將一切人工智能化，因此 PC 游戲目前不太可能從 DRAM 產(chǎn)量增加中獲得任何好處。