存储/缓存技术中的拆解SDRAM存储器 三星与SK海力士与众不同

根据拆解分析机构Techinsights最近对目前市面上先进DRAM存储器单元（cell）技术所做的详细比较分析发现，虽然已有部分预测指出DRAM存储器单元将在30纳米制程遭遇微缩极限，但各大DRAM制造商仍将持续朝2x纳米甚至1x纳米节点前进。 　　Techinsights最近分析了包括三星（Samsung）、SK海力士（Hynix）、美光 （Micron）/南亚（Nanya）与尔必达（Elpida）已量产的3x纳米SDRAM存储器单元阵列结构之制程技术与元件架构，推论该技术仍有进一步微缩的空间，而共同解决方案是结合埋入式字线（buried wordlines,b-WL）与鳍状存取晶体管（ 在存储/缓存技术领域，DRAM（动态随机存取内存）是关键的组成部分，而三星和SK海力士作为行业领导者，不断探索更先进的制程技术以突破微缩限制。根据Techinsights的拆解分析，尽管有预测认为DRAM单元在30纳米工艺面临微缩瓶颈，但厂商们依然致力于推进2x纳米甚至1x纳米节点的研发。 在3x纳米SDRAM存储器单元阵列结构中，两个关键创新技术被广泛采用：埋入式字线（buried wordlines, b-WL）和鳍状存取晶体管（fin-shaped access transistors）。埋入式字线能够改善通道长度控制和减少泄漏电流，确保更好的阈值电压管理，从而提高存储器性能。而鳍状晶体管则以其独特的三维结构，允许更小的尺寸微缩，同时保持良好的通道宽度和长度，有助于抵抗短通道效应，提供更高的启动电流。 美光、SK海力士、南亚科技和尔必达等公司均采用类似的设计，尤其是鳍状晶体管，其结构类似于梯形，不同之处在于通道宽度和长度的配置。例如，美光/南亚的通道宽度最大，尔必达的通道长度最长。在字线栅极材料方面，三星使用了比钨（W）电阻更高的TiN金属，而其他三家则有所不同。 为实现存储电容的微缩，MIM电容器的应用成为关键，它需要具有特定电容量、高K电介质和超低泄漏电流。使用ZrO2和Al2O3的多层电介质结构，配合W/TiN电极，形成ZAZ-TIT电容，是解决3x纳米存储单元挑战的有效方案。其中，Al2O3层用来抑制泄漏电流，而电介质的物理厚度对于1x纳米工艺的进一步发展至关重要。 此外，为了增加存储单元的高度，支持电容器，各厂商采用了不同方式。三星、SK海力士和尔必达使用单层氮化物，而美光/南亚则使用双层氮化物。在某些情况下，SK海力士采用双层多晶硅插栓，而尔必达使用双层W/TiN与多晶硅插栓。美光/南亚的顶部电容器上覆盖了硅锗（SiGe）层，而美光/南亚则选择使用钨层。 存储/缓存技术中的拆解SDRAM存储器揭示了三星和SK海力士在微缩技术上的独特策略，它们通过创新的晶体管设计、电容器结构优化以及材料选择，不断推动DRAM技术的边界，以应对微缩工艺的挑战并提升性能。这些技术进步不仅影响当前的存储市场，也为未来的存储解决方案奠定了基础。