三星與海力士分路探索下一代動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器架構(gòu)技術(shù)-無(wú)碼人妻一區(qū)二區(qū)三區(qū)A片メイリン モデルコレクション メイ_激烈嬌喘叫1V1高H校園視頻
在人工智能訓(xùn)練、推理加速與數(shù)據(jù)中心擴(kuò)容的多重壓力之下,全球兩大動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)巨頭——三星電子(Samsung)與SK海力士(SK Hynix)——正以截然不同的技術(shù)路徑,布局下一代存儲(chǔ)架構(gòu)。雙方的目標(biāo)高度一致:提升存儲(chǔ)密度、優(yōu)化能效、為更復(fù)雜的存儲(chǔ)體系打好基礎(chǔ);然而實(shí)現(xiàn)路徑的分歧,折射出兩家企業(yè)在制程積累、研發(fā)基因與資源稟賦上的本質(zhì)差異。
當(dāng)前的行業(yè)背景不容忽視。人工智能服務(wù)器的大規(guī)模擴(kuò)張,以及高帶寬存儲(chǔ)器(HBM)、DRAM對(duì)先進(jìn)制程與關(guān)鍵材料的共同競(jìng)爭(zhēng),正在持續(xù)繃緊整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈。在這一格局下,率先攻克下一代DRAM技術(shù)節(jié)點(diǎn),意味著在產(chǎn)品定價(jià)、客戶(hù)綁定乃至行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定上掌握先機(jī)。
三星的GAAFET路線(xiàn):將邏輯芯片理念移植至存儲(chǔ)單元
三星正在探索將全環(huán)繞柵極晶體管(GAAFET)技術(shù)引入未來(lái)DRAM芯片的可能性。在邏輯處理器領(lǐng)域,GAAFET以柵極全方位包裹晶體管溝道的方式,實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的電場(chǎng)控制、更低的漏電電流與更高的能效,較傳統(tǒng)鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FinFET)具有顯著優(yōu)勢(shì)。然而將這一思路遷移到存儲(chǔ)芯片,難度遠(yuǎn)非簡(jiǎn)單移植可比。
難點(diǎn)根植于DRAM自身的物理結(jié)構(gòu)。與純邏輯芯片不同,每個(gè)DRAM存儲(chǔ)單元由一個(gè)晶體管與一個(gè)電容器共同構(gòu)成——電容器負(fù)責(zé)保存代表數(shù)據(jù)的電荷。隨著制程節(jié)點(diǎn)不斷收縮,在日益微小的單元內(nèi)維持電容器的有效容量,已成為制約DRAM微縮的核心瓶頸之一。
為此,三星正在研究如何在單個(gè)DRAM存儲(chǔ)單元內(nèi)同時(shí)容納GAAFET晶體管與電容器,同時(shí)不犧牲存儲(chǔ)密度與可靠性。這一方案的核心訴求,并非單純縮小物理尺寸,而是在縮小的同時(shí)避免電荷保持能力下降、漏電率上升,以及制造工藝過(guò)于復(fù)雜而無(wú)法大規(guī)模量產(chǎn)等問(wèn)題。
三星方案中另一個(gè)引人注目的思路,來(lái)自NAND閃存領(lǐng)域的工程經(jīng)驗(yàn)。據(jù)悉,三星正在評(píng)估將負(fù)責(zé)讀寫(xiě)操作的外圍電路置于存儲(chǔ)陣列下方的可行性——這與現(xiàn)代NAND閃存設(shè)計(jì)中為充分利用芯片面積而采用的"陣列下方外圍電路"(CUA)技術(shù)如出一轍。將外圍電路下移之后,芯片上方的空間得以釋放,為更緊湊的存儲(chǔ)單元布局提供余裕,同時(shí)保留DRAM電容器、訪(fǎng)問(wèn)晶體管及必要電氣路徑的完整功能。這一設(shè)計(jì)思路的精妙之處在于跨技術(shù)融合:三星并非照搬NAND的結(jié)構(gòu),而是將其空間組織邏輯移植到對(duì)電荷保持要求嚴(yán)苛得多的DRAM場(chǎng)景中。DRAM對(duì)刷新速率、電氣穩(wěn)定性的要求遠(yuǎn)超NAND,工程容錯(cuò)空間極為有限。
海力士的4F2路線(xiàn):垂直堆疊換取更高存儲(chǔ)密度
SK海力士則另辟蹊徑,以4F2架構(gòu)結(jié)合垂直堆疊晶體管作為技術(shù)主軸。在該設(shè)計(jì)中,柵極材料包覆垂直結(jié)構(gòu),目標(biāo)是大幅壓縮每個(gè)存儲(chǔ)單元的占用面積,同時(shí)為下一代DRAM的微縮演進(jìn)留足效率空間。
4F2方案的潛在優(yōu)勢(shì)集中體現(xiàn)在密度提升上。若能在不大幅推高成本、漏電率或工藝復(fù)雜度的前提下縮減單元有效面積,每片晶圓上可容納的存儲(chǔ)容量將顯著增加。這對(duì)人工智能時(shí)代尤為關(guān)鍵——大模型訓(xùn)練與推理對(duì)存儲(chǔ)模塊的帶寬、容量與能效均提出了前所未有的要求。
然而,存儲(chǔ)行業(yè)的永恒挑戰(zhàn)在于:實(shí)驗(yàn)室里的優(yōu)異設(shè)計(jì)能否順利轉(zhuǎn)化為高良率的量產(chǎn)產(chǎn)品。垂直堆疊晶體管、柵極材料包覆以及讀寫(xiě)電路下沉等工藝步驟,對(duì)套刻對(duì)準(zhǔn)精度、均一性、晶圓良率與單位成本均構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。一款架構(gòu)設(shè)計(jì)再出色,若無(wú)法以具競(jìng)爭(zhēng)力的量產(chǎn)良率實(shí)現(xiàn),終究難逃出局命運(yùn)。
兩條技術(shù)路線(xiàn)背后是對(duì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的爭(zhēng)奪
三星與海力士之間的競(jìng)爭(zhēng),遠(yuǎn)不止于技術(shù)層面的高下之爭(zhēng)。雙方都希望自己的技術(shù)路線(xiàn)能率先被業(yè)界認(rèn)定為下一代先進(jìn)DRAM的可行范式——這將直接影響內(nèi)部制造標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備商的工具開(kāi)發(fā)方向、晶圓廠的資本投入布局,乃至與頭部客戶(hù)的長(zhǎng)期供貨協(xié)議。
若三星成功驗(yàn)證基于GAAFET思路、融合NAND布局邏輯的DRAM方案,可憑借其在先進(jìn)節(jié)點(diǎn)制程與垂直存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)上的深厚積累迅速形成規(guī)模優(yōu)勢(shì);若海力士率先以更高效的4F2路線(xiàn)確立優(yōu)勢(shì),則將進(jìn)一步鞏固其在人工智能加速器HBM市場(chǎng)已有的強(qiáng)勢(shì)地位。
這場(chǎng)角力的評(píng)判維度絕不于峰值性能。在存儲(chǔ)芯片領(lǐng)域,比特成本、能效比、長(zhǎng)期可靠性與量產(chǎn)擴(kuò)展能力往往比性能數(shù)字本身更具決定性意義。一種在技術(shù)上堪稱(chēng)精妙的架構(gòu),若需要過(guò)多光刻步驟、高度依賴(lài)極紫外(EUV)光刻或良率持續(xù)不理想,同樣可能在商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中鎩羽而歸。
從更宏觀的視角看,人工智能浪潮不過(guò)是加速了一場(chǎng)原本就會(huì)到來(lái)的架構(gòu)變革。高帶寬內(nèi)存、密集型服務(wù)器與專(zhuān)用加速器的爆發(fā)式增長(zhǎng),已將先進(jìn)DRAM從普通消費(fèi)電子配件升格為算力基礎(chǔ)設(shè)施的戰(zhàn)略級(jí)資源。無(wú)論是GAAFET路線(xiàn)、4F2架構(gòu),還是未來(lái)各種三維DRAM變體,本質(zhì)上都是產(chǎn)業(yè)對(duì)"更大容量、更低功耗、更強(qiáng)擴(kuò)展性"這一核心命題的集體回應(yīng)。目前,兩條技術(shù)路線(xiàn)均未分出勝負(fù),但哪條路線(xiàn)Zui終成為主流,將在相當(dāng)程度上決定未來(lái)十年AI服務(wù)器與高性能計(jì)算存儲(chǔ)生態(tài)的走向。對(duì)國(guó)內(nèi)存儲(chǔ)芯片企業(yè)而言,三星與海力士在技術(shù)路線(xiàn)上的分歧本身就是一種信號(hào):下一代DRAM的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚未鎖定,這既意味著追趕窗口依然存在,也意味著技術(shù)押注的風(fēng)險(xiǎn)不容低估——如何在GAAFET集成、垂直堆疊工藝與量產(chǎn)成本之間找到自己的平衡點(diǎn),是繞不開(kāi)的戰(zhàn)略課題。