作为国际存储三巨头之一,美光今天公布了详细的未来路线图,探讨了DDR6、LPDDR6、HBM4/5、G11 NAND等新产品的未来,以及相应的工艺发展。
美光首先回顾了自己的“光辉历史”,多次创造存储行业的第一。
DRAM内存方面,1995年至今的30多年里,每块晶圆的bit容量已经增长了超过400倍。
尤其是随着工艺从350纳米一路升级到1γ,美光经历了多达22个不同节点,如今已经可以在50微米的空间尺度内,也就是人类头发丝的宽度,集成超过1500个电阻器。
芯硬件注:
DRAM/NAND工艺为何不像CPU/GPU等逻辑芯片那样,使用具体数字命名,而是用英文字母和希腊字母?
这是因为,DRAM内存和NAND闪存制程节点的名称,对应的是内存单元阵列激活区的“半间距”尺寸,而非逻辑芯片的栅极长度。
尤其是进入20nm以下后,单纯缩小栅极长度对DRAM提升的收益越来越小,线性的纳米数字已经无法匹配3D结构的工艺进步,继续标注xxnm既不能准确反映工艺水平,也不能代表产品性能,反而容易误导。
因此,存储行业先以1x、1y、1z命名10nm级的前三代制程。
然后就出现了分歧,美光、SK海力士改用希腊字母,也就是我们看到的1α、 1β、 1γ,其中1γ大致相当于10-11nm级别。
三星从头使用英文字母,继续命名为1a、1b、1c(内部工程代号D1a、D1b、D1c)。
国产长鑫用的则是G3、G4、G5。
美光的1γ(第六代10nm级)工艺已进入量产阶段,覆盖DDR5、LPDDR5X、HBM等全品类内存,最大特点就是首次引入EUV光刻,搭配新一代高K金属栅极(HKMG)技术。
接下来是第七代1δ,正在产能爬坡阶段,而且是美国本土制造。
美光称,该工艺会将DRAM密度提升25%左右,并继续优化成本,可广泛用于下一代DDR、LPDDR、GDDR、HBM,包括DDR6、LPDDR6、HBM5、vHBM。
第八代1ε正在开发阶段,将会引入晶圆键合,双晶圆独立制造存储单元和逻辑电路,再合二为一。
接下来就要进入10nm以下节点,第一代叫做ζÅ,正在初期研究阶段,计划升级高NA EUV光刻。
第二代命名ηÅ,还在探索期,计划引入全新材料。
不过有趣的是,美光将坚持采用传统的6F2架构,不会像长鑫、三星那样转入4F2架构。
美光称,通过20多年的研究认为,4F2架构不存在可靠的缩放路径,不值得发展。
所谓4F²架构,就是将晶体管、电容由平铺改为垂直堆叠,同等工艺下对比6F²单个单元的面积缩减1/3,存储密度提升30~50%,同时显著降低单位容量的成本与功耗。
长鑫预计将在今年底推出基于4F²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。
三星也将在2028年升级投产4F2架构,搭配首个10nm以下的D0a工艺。
当然,美光也认为3D堆叠是未来DRAM、NAND发展的必由之路,只是路径不同。
美光的3D DRAM主要采用多层堆叠+缩小单元面积的路子,靠整片晶圆键合堆叠,和4F²是两条完全不同的技术分支。
美光还将持续改进CMOS逻辑工艺,2030年前先发展两代HKMG,再发展两代3D CMOS,最终性能将是2020年水平的超过10倍。
DDR6内存标准虽然还没有公布,但是美光认为,至少在服务器上,DDR6的带宽将是DDR5的两倍甚至更高,RDIMM甚至可以做到单条1TB。
目前,DDR5 RDIMM的单条容量最高是512GB,频率也高达9200MT/s,正是美光创造的,基于先进的垂直互联封装工艺和TSV硅通孔技术。
美光LPDDR6也正在推进中,预计能效比LPDDR5提升至少35%,存储密度也能提升超过35%。
NAND闪存方面,美光目前是第九代G9,而接下来直接跳跃到G11。
美光G11 NAND将采用双晶圆键合工艺、超高密度单元架构,可堆叠400多层,对比G9容量密度翻倍,I/O速度提升50%,能效提升超过25%。
计划2027年下半年量产爬坡。
HBM当然是美光的核心业务,而且迭代速度极快,预计每年都会有新一代产品。
常规HBM会一路发展HBM4、HBM4E、HBM5、HBM5E、HBM6,预计2030年左右就可以搞定HBM6,其中HBM4E/5E都是在JEDEC规范技术上加入一些定制能力。
同时,美光还在研究vHBM,也就是DRAM裸片和XPU计算芯片3D垂直堆叠的HBM,并采用混合键合,大大提升散热能力,面向云端AI训练。
以及全新的vEIM,意思是垂直边缘推理内存,和vHBM是一对兄弟产品,实现方式如出一辙,不过主要面向边缘、端侧AI推理。
vHBM、vEIM都预计2028年推出第一代,其中vEIM带宽超过1TB/s,能效超过美比特1pJ(皮焦耳),然后就是第二代、第三代。







