Технологический нарратив DRAM начинает расходиться. После того как ChangXin Memory Technologies раскрыла прогресс в своей архитектуре 4F² нового поколения и продуктах, Samsung подтвердила, что продолжит параллельную разработку, SK Hynix выбрала постепенный подход, а Micron прямо заявила, что не будет следовать этому пути.
ChangXin явно рассматривает архитектуру 4F² как одну из возможностей для «обгона на повороте». Её суждение таково: ChangXin и три крупных зарубежных производителя DRAM находятся на стадии исследования этой новой технологии, и коммерциализация по-прежнему сопряжена с неопределённостью.
ChangXin Memory Technologies стремится обогнать на повороте через IPO
2026/05/18 Читать полностью>
Одна из ключевых целей конкурентной борьбы в техпроцессах DRAM — увеличение ёмкости хранения битов на единицу площади. Теоретическую планарную площадь одной ячейки памяти DRAM можно упрощённо выразить как kF². В рамках этой формулы повышение плотности хранения сводится к двум путям: уменьшению коэффициента компоновки k или уменьшению минимального размера элемента F.
Примечание: от 6F² к 4F² теоретическая планарная площадь ячейки памяти (розовая область на рисунке) сокращается с типичных 3F×2F до 2F×2F
Около двадцати лет назад отрасль уже сжимала площадь ячейки с 8F² до 6F² путём изменения компоновки ячейки памяти. В течение длительного периода после этого улучшение плотности DRAM в основном опиралось на непрерывное уменьшение минимального размера элемента. Сегодня, когда планарное масштабирование становится всё более сложным, архитектурные инновации для уменьшения k вновь стали важным направлением отраслевой конкуренции.
Но очевидно, что на этот раз отрасль ещё не сформировала чёткого технологического консенсуса. Разные производители делают разные суждения о технической осуществимости, экономике и сроках коммерциализации 4F². Это также предоставляет ChangXin конкурентное окно, отличное от прошлого.
С момента первой публикации ChangXin статей, связанных с архитектурой 4F², в 2021 году до дальнейшего обсуждения её технических проблем на IMW 2026 (IEEE International Memory Workshop) в начале этого года рынок давно знал, что ChangXin сделала крупную ставку на маршрут 4F².
Тем не менее мало кто ожидал, что её прогресс будет настолько быстрым. 10 октября ChangXin объявила, что рассчитывает выпустить к концу года продукт DDR5 RDIMM нового поколения, интегрирующий архитектуру 4F² и технологию гибридного соединения, и будет продвигать темпы массового производства в соответствии с прогрессом валидации у клиентов и рыночным спросом. Это вызвало резкое падение акций южнокорейской Samsung Electronics, SK Hynix и американской Micron; разумеется, общее охлаждение нарратива ИИ также сыграло свою роль.
14-го числа на отраслевой выставке Сон Джэхёк, главный технический директор подразделения Device Solutions (DS) Samsung Electronics, подтвердил, что Samsung работает над продвижением архитектуры 4F². В начале этого года компания продемонстрировала тестовый чип 16Gb 4F² DRAM, использующий соответствующую технологию. Сообщается, что он выйдет в массовое производство в 2028 году.
21-го числа Скотт ДеБоер, президент и главный директор по технологиям и продуктам Micron Technology, публично заявил, что компания продолжит расширять архитектуру 6F², одновременно продвигая исследования и разработку 3D DRAM, и не включит 4F² в свою текущую технологическую дорожную карту. Micron когда-то была пионером архитектуры 6F² и уже более 20 лет изучает 4F², однако теперь считает, что это направление одновременно дорогое и сложное, не имеющее достаточно привлекательного пути к масштабированию.
28-го числа в ходе телефонной конференции по итогам квартала SK Hynix подтвердила, что перейдёт на архитектуру 4F², но это не является фокусом компании на текущем этапе. Текущий план НИОКР состоит в том, чтобы максимально использовать потенциал архитектуры 6F² за счёт зрелости процесса и стабильной технологической платформы, а также продлить срок жизни этой технологической платформы. SK Hynix надеется, что каждая технология будет применяться в нужном продукте в нужное время. «Нужное время» здесь включает как техническую готовность, так и экономическую готовность.
Всё это именно так, как ChangXin оценила в своём проспекте: 4F² всё ещё находится на стадии технологических исследований, и до масштабного коммерческого применения сохраняется неопределённость. Возможности масштабирования, технологическая среда и структура затрат у каждой компании различаются, поэтому их стратегические решения в отношении архитектуры 4F² также различаются.
Опасения Micron небезосновательны. Теоретически при одинаковом размере элемента F архитектура 4F² может уменьшить площадь одного элемента памяти на плоскости на одну треть, увеличив количество элементов памяти, которые можно разместить на той же площади, на 50%. Но переход от 6F² к 4F² — это не просто сжатие площади элемента; это перекомпоновка структуры 1T1C ячейки DRAM. Необходимо не только обеспечить производительность памяти, но и выполнить требования по выходу годной продукции, надёжности и стоимости.
За более чем 20 лет двумерного масштабирования конденсатор (C, capacitor) был вытянут в высокую и тонкую цилиндрическую форму, чтобы он всё ещё мог накапливать достаточный заряд во всё уменьшающемся пространстве. Чтобы уменьшить типичную архитектуру 3F×2F у 6F² до 2F×2F у 4F², транзистор (T, transistor) также необходимо поставить вертикально, что означает новые структуры приборов и процессы интеграции.
Однако Micron считает, что компоновку транзистора можно изменить, но конденсаторы нельзя бесконечно сближать, поскольку необходимо обеспечить достаточную ёмкость, изоляционные характеристики и надёжность изготовления.
Это означает, что теоретический выигрыш в плотности от 4F² будет существенно снижен после учёта ограничений на расстояние между конденсаторами, площади периферийных цепей и резервных ячеек, при этом технологические затраты растут. Поэтому вопрос о том, лучше ли его экономика, чем продолжение масштабирования 6F², не является самоочевидным. Более того, даже если всё пойдёт гладко, он всё ещё ограничен повышением выхода годной продукции и скоростью наращивания мощностей, что будет снижать прибыль в течение длительного периода.
Рынок настолько испытывает жажду DRAM, что даже Альтман поднял спорный вопрос: почему позволяют большим объёмам памяти простаивать в персональных компьютерах. Micron считает, что дефицит продлится до 2028 года, а SK Hynix даже ожидает, что он продлится до 2030 года. В такой рыночной среде для гигантов, уже занимающих более крупные доли рынка, вложение больших объёмов капитала и ресурсов на НИОКР в 4F², коммерческие перспективы которого всё ещё неясны, не является наиболее привлекательным выбором в настоящее время.
У них есть EUV (экстремальная ультрафиолетовая литография) и возможность повышать плотность за счёт продолжения уменьшения F, полностью используя ценность процесса 6F² в этот период высоких премий на DRAM; Micron последней из трёх внедрила EUV в массовое производство DRAM, а процессы, накопленные ею ранее в эпоху многократного экспонирования DUV, также обеспечили основу для последующего внедрения EUV.
Ограничение ChangXin заключается в отсутствии у неё передовых литографических возможностей, таких как EUV. Если она продолжит идти по пути 6F², ей потребуется постоянно уменьшать размер элемента F и всё больше полагаться на многократное экспонирование DUV, а её экономика неизбежно будет сжиматься точностью совмещения, технологическим окном и выходом годной продукции.
4F² может изменить это ограничивающее соотношение, дав ChangXin возможность использовать относительно больший размер элемента F, тем самым снизив зависимость от экстремальной литографии и многократного экспонирования. Если это структурное преимущество удастся реализовать в реальных процессах, массовое производство DRAM с архитектурой 4F² может оказаться более экономически выгодным, чем продолжение опоры на многократное экспонирование DUV для масштабирования 6F².
Это эквивалентно получению временного окна для разработки отечественного передового литографического оборудования. Именно поэтому китайские производители полупроводников, одновременно исследуя такие технологии чипов следующего поколения, как 3D-фолдинг и 4F², могут выводить подобные технологии из лаборатории в продуктовую стадию раньше и активнее, чем лидеры отрасли. Потому что у них нет выбора, и они не несут слишком тяжёлого исторического бремени. Это инновация, вынужденная к существованию, и, конечно, она также полна трудностей.
Но «обгон на повороте» от 6F² к 4F² по сути является лишь разовым структурным дивидендом. После сжатия площади ячейки до 4F² путём изменения коэффициента компоновки k дальнейшее повышение плотности ёмкости DRAM всё ещё требует уменьшения размера элемента F.
На самом деле 4F² не является долгосрочной технической конечной точкой индустрии DRAM и, возможно, даже не обязательно будет развиваться дальше до 2F²; скорее, это阶段性 выбор в исследовании архитектур памяти следующего поколения. Технологическая дорожная карта DRAM, предложенная Applied Materials, включает, помимо 4F², масштабирование на основе передовой литографии, передовые периферийные транзисторы и межсоединения, CMOS-связанные массивы и 3D DRAM. Эти направления не являются взаимоисключающими.
В долгосрочной перспективе путь к 3D DRAM является важным направлением для отрасли по преодолению ограничений плотности планарных массивов. В отличие от 4F², который корректирует компоновку в пределах ячейки памяти 1T1C, 3D DRAM вертикально наслаивает несколько массивов памяти 1T1C.
Продвижение 4F² — это и маршрут, который можно попытаться коммерциализировать, и он также, как ожидается, позволит накопить опыт в области приборов, материалов и процессов для будущих 3D DRAM. Пропуск 4F² означает ставку на то, что 3D DRAM сможет достичь массового производства до того, как экономика масштабирования 6F² будет исчерпана, избегая вложения значительных ресурсов в переходную архитектуру с ограниченной отдачей; в противном случае это может создать технологический разрыв в несколько лет между двумя поколениями технологий.
Для ChangXin и цепочки полупроводниковой промышленности Китая значение 4F² выходит за рамки самой DRAM. Если этот маршрут продолжит развиваться, потребности в НИОКР и массовом производстве, связанные с этой архитектурой, также будут заранее переданы вверх по цепочке в секторы EDA, полупроводникового оборудования и материалов. На этапе, когда возможности EUV остаются ограниченными, этот путь, при котором инновации в архитектуре чипов ниже по цепочке стимулируют итерации в цепочке поставок выше, также является одним из важных способов для отечественной вычислительной индустрии Китая преодолеть технологические "узкие места".
Эта статья взята из официального аккаунта WeChat: Weijin Research , автор: Weijin Research
