国产内存，再次迎来重大突破，而且是真的遥遥领先三星！

在近日举办的第四届集成芯片和芯粒大会上，长鑫存储总裁曹堪宇博士发表演讲，全面介绍了长鑫存储在DRAM 器件、4F ² 架构、混合键合等方向的技术探索与积累。

他宣布，长鑫预计将在今年底推出基于 4F ² 架构的新一代 DDR5 内存产品，首发面向服务器和数据中心的 RDIMM 形态。

据芯硬件了解，长鑫 2016 年成立之后，很快就启动了研究 4F ² 架构，并布局相关专利，已公开的超过 300 件，数量之多在业内首屈一指，形成了完整的自主知识产权体系。

2021 年，长鑫就发布了中国内地第一篇关于 4F ² 架构的论文，2023 年、2025 年又两次发布论文，分享 4F ² 架构的研发进展。

所谓 4F ²，是 DRAM 内存领域的下一代核心存储单元架构，在传统 6F ² 平面架构继续、提升面临瓶颈的情况下，实现新突破的关键技术路径。

传统主流 DRAM 内存采用 6F ² 平面布局，每个 1T1C 存储单元包含 1 个晶体管、1 个电容，占用面积是最小特征尺寸（F）平方的 6 倍，也就是 6 × F ²。

所谓最小特征尺寸（F），代表晶圆制造工艺中光刻技术能实现的最小线宽或间距。

4F ² 架构将晶体管、电容由平铺改为垂直堆叠，每个 1T1C 单元的面积压缩为特征尺寸平方的 4 倍，也就是 4 × F ²，仅包含 2 根位线（BL）和 2 根字线（WL）。

在相同工艺节点下，4F2 相比 6F ² 可将单个 1T1C 单元的面积缩减三分之一，单颗芯片的存储密度可提升 30~50%，同时显著降低单位容量的成本与功耗。

曹堪宇博士解释说，长鑫 4F ² 架构最核心的特色是在 DRAM 存储阵列晶体管上的创新，也就是自研的 VSG（垂直环绕栅极）晶体管。

传统 6F ² 架构下，晶体管是水平沟道，栅极放置在沟道的一侧，随着工艺不断缩微，会出现所谓短沟道效应，即漏电电流飙升，电容电荷难以约束，稳定性变差，迫使 DRAM 不得不频繁刷新。

VSG 晶体管是长鑫 4F ² 的核心器件，采用垂直包围沟道结构，栅极从四周完整包裹住垂直的硅沟道。

这样，电流就可以沿着垂直方向上下流动，而栅极可以从四周全方位控制沟道内的电子。

它能实现更强的栅极控制，解决漏电问题和短沟道效应，而垂直竖立的晶体管还有助于面积微缩，提升存储密度。

长鑫在 4F ² 架构和 VSG 晶体管上的突破，并非独立的创新，与日前披露的长鑫第五代 DRAM 内存技术平台（G5）是紧密结合在一起的，后者已正式量产！

长鑫 G5 平台首发量产的是两款新的 LPDDR5X 内存，单颗封装容量都做到了 24Gb（3GB），比上代增加 50%，分别采用 496Ball、245Ball 封装，可用于中高端智能手机、消费电子等产品。

G5 平台的核心是 193nm DUV 四重曝光技术（SAQP），无需依赖 EUV，即可把内存阵列的有源区半间距微缩至 11.95 纳米，接近全球顶尖的内存量产平台工艺。

通过变革工艺流程、采用新材料，存储电容深宽比达 45:1。

开发适配 DRAM 工艺的高介电常数金属栅极（HKMG）工艺，将核心功能区高度缩小到 6762 纳米。

创造独特的数字孪生系统，贯穿设计、开发、制造、维护等产品研发全生命周期，在虚拟世界中搭建先进的 DRAM 工艺模型，加速研发进程。

此外，在界面工程、鞍形鳍式结构、低 K 间隔层位线等核心工艺上，也都实现了突破。

长鑫表示，基于新平台，每片晶圆产出的 DRAM Die 裸片数量可增加至少 50%，在产品能效、成本控制上都有显著优势。

尽管有些外媒在鸡蛋里挑骨头，但是长鑫 G5 平台的先进性，得到了行业的认可。

根据专业人士估计，长鑫 G5 的单元面积可以做到区区 0.00128 平方微米，相比 G4 缩小足足 36.2%。

所有线距（pitch）相关指标，都可以缩小 20% 之多，包括字线间距、位线间距、有源区间距、有源区切割交叉间距、有源区切割 / 位线接触 P1= 2 × 字线间距、有源区切割 / 位线接触 P1= 2 × 位线间距、存储节点 P1 = 位线间距、存储节点 P2 = 2 × 字线间距、存储节点交叉间距 = 字线间距。

对于下一代 G6 平台，预计仍是 193nm DUV 四重曝光，存储单元面积可继续缩减 30.1%，只有 0.000896 平方微米，所有线距统一再缩小约 16%。

节奏略有放缓，符合新工艺进入成熟后期的典型规律。

根据分析，G3/G4 只在有源区线条上应用了四重曝光，其他都是双重曝光（SADP），G5 在字线、存储节点 / 存储节点接触上应用了 SAQP，并在有源区切割（AA cut）、位线接触孔（BL contact）上将双重光刻蚀刻（LELE）升级为四重光刻蚀刻（4LE）或者混合组合式双重曝光（X-SADP）。

预计 G6 会进一步在位线上应用 SAQP，并在 M0 金属层上应用 LELE 键合。

至于再往后的 G7，有望升级为单片 3D 封装。

长鑫这一连串的突破，如果说单看自身已经相当重磅，对比行业龙头三星更能凸显其重大意义。

首先在时间节点上，三星预计要到 2028 年才会引入 4F ² 架构，落后长鑫两年之久。

其次在技术创新力度和成本上，三星 4F ² 依赖首个 10nm 级以下的 B1b/D0a 新工艺，存储阵列和周边电路分别在两片晶圆上制造，再混合键合在一起，难度和成本偏高，直接影响了落地进度。

长鑫 4F ²、VSG 都基于 G5 平台则是在同一块晶圆上完成，也不需要 EUV，因此可以在现有产线上直接改造升级落地，进度和成本优势明显。

正因为如此，长鑫才能在今年底就推出 4F ² 架构的新一代 DDR5 内存。

关键是，长鑫 4F ² 架构首发就选择了 DDR5 RDIMM，这种内存对于性能、稳定性、兼容性等各方面的要求，都比消费级 DIMM 严苛得多，恰恰彰显了长鑫的高度自信！

未来长鑫 4F ² 架构将全面铺开，预计服务器端延伸至更大容量、更高频率的 DDR5 LRDIMM、ECC 内存，消费端渗透到 DDR5、LPDDR5X/6，远期预计还会结合晶圆混合键合技术，探索 3D 堆叠 DRAM 方案。

产能方面，依托三座 300mm 晶圆厂，预计长鑫到 2026 年底的总产能可达 30 万片晶圆每月，后续上海、合肥的两座新建晶圆厂投产后，总产能将提升至 60 万片晶圆每月。

长鑫的产能有望在 2030 年超越美光，进入全球前三！