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长鑫存储导入 HKMG 技术:用铪替代硅,DRAM 晶体管漏电难题迎来破局
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技术突破来了

韩国媒体 ZDNET 报道,随着 DRAM 内存芯片制程向纳米级极限逼近,传统二氧化硅(SiO ₂)绝缘层因过于薄弱而导致电子通过量子隧穿效应大幅漏电,成为了制约国产存储芯片迈向更先进工艺的核心技术瓶颈。

据社交平台爆料者 Jukan 及供应链最新消息,国产 DRAM 龙头长鑫存储(CXMT)已成功在晶体管中应用高介电常数金属栅极(HKMG)技术,一举攻克了制约其向 1 α(1a)及更先进节点迈进的最大技术障碍。

所谓的 HKMG 技术,是指使用具有高介电常数(k 值)的氧化铪(HfO ₂)等新材料来替代传统的硅基绝缘体,并在晶体管栅极采用定制的金属堆叠层取代旧有的多晶硅。

HKMG 不仅彻底消除了导致效率降低的 " 多晶硅耗尽 " 死区,还在相同电压下大幅提升了储能能力,不仅显著遏制了漏电流和无谓的热能消耗,还让晶体管的开关切换速度大幅加快,为提升内存频率与能效表现铺平了道路。

业内分析指出,长鑫存储目前已在其基于 1z 节点的 G4 DRAM 制造工艺以及 LPDDR5X 产品线中应用了 HKMG 技术。鉴于长鑫存储此前已在研发下一代 15nm 级的 G5 DRAM 工艺,HKMG 技术的成功落地意味着其生产线即将全面向更先进的 1 α 节点过渡。

与此同时,长鑫存储在高端存储领域的研发也在多点开花:其基于 18nm G3 工艺的第三代 HBM(HBM2E)已处于风险试产阶段,G4 工艺的 HBM3 芯片正处于送样阶段,而下一代 DDR6 内存芯片也已顺利完成研发验证,距离量产仅一步之遥。

面对长鑫存储的强势追赶,包括三星、SK 海力士和美光在内的国际 " 三巨头 " 正加速向 10nm 以下(D0a)节点演进,并积极布局 3D DRAM(垂直堆叠单元)以及 4F ² 结构等次世代架构。

在 4F ² 架构下,存储单元的晶体管和电容器由水平排列改为垂直堆叠,使单个单元的表面积大幅缩减至最小特征尺寸平方的 4 倍(4 × F ²),从而在物理极限下寻求更高的集成度。

除了在技术层面上迎来重大飞跃,长鑫存储在产能扩张方面也展现出极为迅猛的势头。

供应链数据显示,长鑫存储的月产能将从目前的约 20 万片晶圆提升至今年年底的 30 万片,其中专用于 HBM 生产的月产能将达到 5 万片。随着位于合肥和上海的两座新晶圆厂加速建设,长鑫存储的月总产能未来将攀升至 60 万片,甚至有望在 2026 年至 2031 年期间实现每年约 10 万片晶圆的产能递增,并在 2031 年达到惊人的 80 万片月产能,展现出在产量上超越美光的雄厚实力。

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