【导读】近期由于半导体实况低迷，DRAM价格一路走低，像三星和SK海力士这样的内存芯片大厂苦不堪言，后者2022年第四季度的财务报表显示，甚至时隔十年再次出现单个季度亏损。
不过最近ChatGPT在全球范围内掀起了一股热潮，这款人工智能工具在推出后，受到了不少人的关注。英伟达创始人兼CEO黄仁勋先生在近期的演讲中表示，ChatGPT是人工智能领域的iPhone时刻，也是计算领域有史以来最伟大的技术之一。
事实上，ChatGPT的出现似乎给存储器制造商带来了转机。据Business Korea报道，今年年初以来，三星和SK海力士的HBM订单量激增，价格也水涨船高，给低迷的DRAM市场注入了一丝活力。
DRAM缩放速度放缓
对DRAM芯片来说，随着晶体管尺寸越来越小，芯片上集成的晶体管就越多，也就代表一片芯片能实现更高的内存容量。
从DRAM三巨头工艺尺寸的发展历程来看，三星、SK海力士、美光在2016-2017年进入1X(16nm-19nm)阶段，2018-2019年为1Y(14nm-16nm)，2020年处于1Z(12nm-14nm)时代。后续，行业厂商朝着1α、1β、1γ等技术阶段继续迈进。
目前，各大厂家继续向10nm逼近，目前最新的1α节点仍处于10+nm阶段。
2022年10月，三星在Samsung Foundry Forum 2022活动上公布DRAM技术路线图，预计2023年进入1β工艺阶段，即第五代10nm级别DRAM产品。同年12月，三星开发出首款采用12nm级工艺技术打造的16Gb DDR5 DRAM。
2022年11月，美光将1β DRAM产品送往客户的产品验证流水线，率先进入了1β节点，这意味着将DRAM芯片的晶体管工艺又向精密处推进一步，来到了10纳米级别的第五代。且正在对下一代1γ工艺进行初步的研发设计。
DRAM工艺制程演进至10+nm，继续向10nm逼近。
近日，TechInsights高级技术研究员Jeongdong Choe博士在一场内存网络研讨会中表示，DRAM单元缩小到10nm的设计规则 (D/R) 一直在进行中。主要的DRAM厂商一直在开发下一代，这意味着DRAM单元D/R可能会进一步缩小到个位数纳米时代。
然而，从DDR1到DDR5的演变来看，DDR的能耗越来越低，传输速度越来越快、存储容量也越来越大；而从制程工艺的进展来看，早前产品的更新时间大致在3到5年更新一代。在步入20nm以内的制程后，DRAM在制程上的突破进展呈现放缓趋势。
尤其是随着10nm制程的临近，使其在晶圆上定义电路图案已经接近基本物理定律的极限。由于工艺完整性、成本、单元泄漏、电容、刷新管理和传感裕度等方面的挑战，DRAM存储单元的缩放正在放缓。
此外，从当前技术看，6F² DRAM单元是存储行业的设计主流，cell由1T+1C(1晶体管+1电容)构成——这种DRAM单元结构将在未来几代产品上延续。但如果存储厂商保持6F2 DRAM单元设计以及1T+1C结构，2027年或2028年10nm D/R将是DRAM的最后一个节点。
先进制程竞赛持续
DRAM是半导体存储器的大宗产品之一，经过几十年的大浪淘沙，英特尔、东芝、松下、德州仪器、IBM、Motorola等曾经的强者退出DRAM江湖，如今DRAM市场形成了三足鼎立的格局，主要由三星、SK海力士、美光三大巨头所领导。
据TrendForce集邦咨询2022年11月16日研究显示，截止2022年第三季度，在DRAM市场中，三星份额为40.7%，仍占据全球第一，SK海力士为28.8%，排位第二，美光为26.4%，居第三。
在DRAM先进制程竞赛道上，存储大厂为抢占技术先机，也是一刻也不停缓。
美光方面，2022年11月初，美光已经将1β DRAM（第五代10nm级别DRAM）产品送往了客户的产品验证流水线，这也意味着10纳米级别的芯片工艺已经来到了第五代。相较于1α（alpha），1β（beta）在16G bit的容量下，能效提高约15%、内存密度提升35%以上。
同年11月中旬，美光尖端存储器1β DRAM在日本广岛量产。美光日本广岛工厂一直致力于尖端技术产品DRAM的生产，目前，该厂投产制程主要为1Z纳米（占比50%以上）和1Y纳米（占比约35%）。
美光DRAM制程已经实现了1Xnm、1Ynm、1Znm、1α四个节点，并率先进入了1β节点。据悉，美光正在对下一代1γ（gamma）工艺进行初步的研发设计。
三星方面，2022年10月，三星在Samsung Foundry Forum 2022活动上公布DRAM技术路线图。根据路线图，三星预计，2023年进入1b nm工艺阶段，即第五代10nm级别DRAM产品，芯片容量将达到 24Gb（3GB）- 32Gb（4GB），原生速度将在6.4-7.2Gbp之间。
同年12月，三星开发出首款采用12nm级工艺技术打造的16Gb DDR5 DRAM，并与AMD一起完成了兼容性方面的产品评估。
自此来看，业界表示，10纳米级别的DRAM制程经过了依次为1X（16nm-19nm）、1Y（（14nm-16nm））、1Z（12nm-14nm）、1α（约13nm），目前来到1β（10-12nm）、1γ（约10nm，1β的增强版）的节点。
对DRAM芯片来说，随着晶体管尺寸越来越小，芯片上集中的晶体管就越多，也就是说一片芯片能实现更高的内存容量。
而从产品价格上看，去年以来，DRAM价格持续下跌。据TrendForce集邦咨询1月9日研究指出，由于消费需求疲弱，存储器卖方库存压力持续，仅三星（Samsung）在竞价策略下库存略降。为避免DRAM产品再大幅跌价，诸如美光（Micron）等多家供应商已开始积极减产，预估2023年第一季DRAM价格跌幅可因此收敛至13~18%，但仍不见下行周期的终点。
写在最后
面对DRAM市场的萧条，行业厂商唯有持续研发推出1β、1γ...或更先进制程的DRAM产品，以创新技术在逆境中站稳脚跟。
除了上述提到的High-k介电材料、HKMG、柱状电容器、EUV技术及3D DRAM之外，研究者们也开始在铁电材料电容器、无电容DRAM等方面下功夫，试图借此解决DRAM芯片当前的难题。
总体而言，无论是哪种方法均遵循着两种路径，要么是在先进制程上下功夫，要么是在先进封装上苦心钻研。两条路径相辅相成，缺一不可。
来源：贤集网
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