存储芯片的工艺尺度每一次向更微细的迈进,都像在针尖上雕琢一座城市,而9纳米正是这座微缩城市即将突破的新边界。

三星电子已明确将“9纳米级”节点纳入技术路线图,计划最早于2027年完成产品研发并开始提供样品-1。这一技术跃进不只是数字游戏,它意味着每片晶圆能产出的DRAM容量将大幅提升,单位存储成本有望降低-5

当工艺进入10纳米以下区间,传统平面结构已逼近物理极限,行业必须寻求全新的技术路径-1


01 技术拐点

存储产业正站在关键的技术拐点上,各大厂商都在加速推进10纳米以下工艺节点的研发与量产布局-1

人工智能数据中心的旺盛需求与库存见底的市场环境相互叠加,让存储行业迎来了上行周期-1

无论是服务器、移动终端还是车载与工业应用,对高带宽、低功耗存储器的需求都在快速攀升-1。这种需求变化推动着技术向前发展,也使得9纳米DRAM的研发成为行业焦点。

02 微缩极限

DRAM行业在2016年正式进入10纳米级别工艺阶段-1。在此之前,工艺迭代遵循着较为清晰的“整数纳米级”规律。

从40纳米级别到30纳米级别,再到20纳米级别,技术路线相对明确-1。但当工艺进入10纳米区间后,情况变得复杂起来。

单纯以“整数级”划分已无法精准体现技术差异,行业因此细化出多代子节点,形成了一套更具体的命名体系-1

目前,10纳米级别工艺已形成三代成熟的量产节点:第一代“1xnm”覆盖17-19纳米,第二代“1ynm”聚焦14-16纳米,第三代“1znm”则进一步缩小至11-13纳米-1

即便在研发端,后续规划的“1anm”“1bnm”“1cnm”三代工艺,也仍未跳出10纳米级别的范畴-1

03 物理挑战

相较于处理器等逻辑芯片,DRAM单元包含“1个晶体管+1个电容器”的特殊结构-1

这种结构需要保证电容器有足够体积存储电荷,当工艺逼近10纳米以下时,电容器体积、漏电率等问题难以平衡-1

9纳米DRAM工艺下,单元横向尺寸进一步缩小,会导致电容器体积急剧减少-5。若无法保证足够的储电空间,数据存储的稳定性会大幅下降。

尽管可通过增加电容器深度来补偿体积,但此时高宽比会突破现有工艺极限,可能引发电荷积累不均、漏电率升高等问题-5

04 结构革新

面对这些挑战,行业开始研发全新的4F² DRAM结构-1。此前,行业内普遍采用6F²单元结构,这种结构包含三条位线及两条字线-1

但当DRAM制程进入10纳米以下后,平面结构的微型化极限逐渐显现-1。4F²结构将位线和字线数量各减少至两条,并将晶体管以垂直方式排列-1

三星电子在研发9纳米DRAM时,不仅会开发4F²结构产品,还在准备基于现有6F²结构的版本-1。垂直结构的4F² DRAM在量产阶段,需要在设计、工艺和制造设备上进行重大调整-1

05 巨头竞逐

全球三大DRAM厂商——三星电子、SK海力士与美光科技——在9纳米技术路线上采取了不同策略-1

三星计划采用9.8纳米级制程,基于现有6F²结构开发产品;同时也在规划采用9.0纳米制程、基于4F²结构的下一代产品-1

SK海力士则多次提及“10纳米级以下”和“0x纳米节点”,暗示正在开发的下一代制程将突破10纳米命名范畴-1。海力士在2024年底安装了全球首台用于DRAM生产的High-NA EUV光刻机,将首先用于0x纳米节点的研发和试产-1

06 市场前景

2026年存储市场有望全面向好,其中DRAM将成为增长的主要驱动力-3。南茂董事长郑世杰对2026年存储市场前景持乐观态度,预计HBM、DDR4、DDR5、NAND和NOR Flash等主要产品线都将表现良好-3

AI云端数据中心的快速发展正持续推动企业级NAND和DRAM需求增长-3。同时,边缘AI设备和低成本AI解决方案的兴起,为存储市场注入了新的活力-3

这些新兴应用正在重塑存储产业的需求结构,推动行业向更高性能、更高能效的方向发展-3


三星电子的工程师们正在为9纳米DRAM的量产做最后准备,生产线上High-NA EUV光刻机已经安装调试完毕-1

美光科技的技术团队则在评估两种方案:是遵循传统制程顺序,还是跳过中间节点直接进军9纳米-5。SK海力士的研发实验室里,垂直栅极晶体管在显微镜下呈现出革命性的三维结构-1

存储产业的未来版图,正在这些肉眼不可见的纳米尺度上被重新绘制。