DRAM制程提升速度趋缓，EUV并非根治良药，产业急需突破！

随着5G推广普及，人工智能，物联网，车联网和深度学习的爆炸式增长将极大的推动存储设备需求。在现有的存储结构中，DRAM作为承接CPU中SRAM和硬盘/固态硬盘的关键部件，其市场前景必定广阔，但是，随着存储技术逐渐逼近物理极限，DRAM的发展也面临严峻的挑战。

DRAM现状：制程提升速度在减慢，寻求引入EUV技术突破困境

根据中国闪存市场数据，2019年Q3，DRAM市场销售额达155亿美元，环比增长5%，其中，前三大厂商合计占据95%的市场份额，其中三星占45.9%；SK海力士占28.4%；美光占20.7%；南亚科技占3.1%；华邦电第三季度DRAM销售额达1.7亿美元，市占1.1%。

来源：中国闪存市场整理

与NAND 闪存产业类似，DRAM市场及先进工艺集中程度很高，掌握在几大核心大厂中。目前为止，先进的DRAM器件大约基于18nm-15nm工艺，DRAM的物理极限约为10nm左右，各大厂商也在努力突破这一极限或者找到可以替代的新技术，然而目前还没有找到可直接替代的方法，只能逐步细化制程工艺。

三星作为存储领域的龙头企业，一直致力推动DRAM发展。在今年9月启动第三代10nm级1znm DRAM的量产之后，暂定在11月份引入EUV光刻技术，EUV技术的区间是1个Bitline Pad(BLP)，后续计划在1a制程增加到4个、1b制程增加到5个，逐渐扩大EUV技术生产的区间。

美光计划将在2019年底在日本广岛B2新工厂量产1znm LPDDR4，在1znm工艺以后，还将有1αnm、1βnm、1γnm细微化的工艺，有消息传出，美光也在评估使用EUV设备带来的DRAM成本效益。

近期，SK海力士宣布已经成功研发出第三代10nm级（1z）DRAM，该产品较上一代1y产品生产效率提高了约27%，并有媒体报道SK海力士近期对荷兰设备生产商ASML下单1台DRAM量产用EUV设备，有意用于DRAM生产。

DRAM微缩之路困难点

DRAM本身基于1T1C（1个晶体管，1个电容器）基础架构，数据以电荷的形式存储在电容器中，存储形式定义为“0”或“1”。

Lam Research高级技术总监Alex Yoon表示，“DRAM 1T1C的简单结构有利于其在微小的晶圆面积中布局更多存储单元，事实上，每个存储芯片上都能排布亿万个存储单元。”

 
来源：Lam Research

自从2016年开始，DRAM厂商开始采用1xnm节点制，其中，1xnm节点定义为17nm到19nm工艺，1ynm是14nm至16nm，1znm是11nm至13nm，不断逼近物理极限，但是仍未突破。

美光表示，“在电容器缩放过程中，纵横比以及电荷在电容器和位线之前传输都是需要面临的挑战。这些需要结合时效规格，你要花多长时间将电荷移至位线，需要把位线做多长，所有这些都是尺寸缩放中需要考虑的问题。”

在DRAM存储单元中的电容器是垂直的圆柱形结构，在圆柱形内部，电容器包含金属-绝缘层-金属堆叠结构。在DRAM工艺流程中，首先制作晶体管（1T），然后制作电容器，在每个工艺节点中需要尽量保持或者增加电容器容量大小，然而，随着工艺节点不断缩小，电容器容量将会不断减少，这也是需要克服的挑战之一。

在20nm工艺节点时，三星开发了蜂窝状布局电容器，这样电容器直径就可以做的更大，单元电容提高了21%。

DRAM替代之路仍未知，EUV导入不是根治良药

近年来，业界一直在研发可以替代DRAM和闪存的下一代存储器，包括相变存储器、磁存储器及电阻存储器等。目前这些技术尚在研发过程中。

联华电子产品营销总监David Hideo Uriu表示，“目前还没有找到可以替换DRAM的下一代存储器，对于永久替代目标，我们只看到“混合缓存” DRAM / MRAM组件，但是距离永久替代目标还比较遥远。”在目前研究中，MRAM是最接近DRAM速度和性能的技术，在某些应用程序中可以直接替换DRAM。

可以肯定的是，下一代存储产品虽然还在初期研究阶段，其前景是十分广阔的。DRAM凭借高速度、较高性价比以及可扩展性依然会是重要的存储部件。

随着DRAM工艺的不断提升，所需的光罩数量不断提高，图案的分辨率很难得到保证，EUV技术采用13.5nm波长的光，形成的图形分辨率达13nm，可极大提高图形清晰度。然而EUV工艺及其复杂，想要导入量产也并非易事。目前也仅有台积电和三星成功将EUV导入逻辑芯片的制造工艺中。

在存储这个技术密集型产业中，只有技术领先才能在市场中拥有立足之地，DRAM产业目前处于关键节点，无论是更换存储介质，还是3D-DRAM，只有率先突破桎梏，研发出性能更优，容量更大，成本更低的产品，才能在激烈的市场竞争中不被淘汰。