一台台崭新的电子束检测设备在无尘室里闪烁微光,工程师们盯着屏幕上放大数万倍的芯片结构,寻找着可能只有几个原子大小的缺陷。
DRAM产业正迎来一个被称为“准超级循环”的新阶段-8,但在这股热潮背后,各厂商在纳米尺度上的技术竞赛已经白热化。

AI服务器需求激增,单台AI服务器的DRAM使用量是传统服务器的8-10倍-4。这条消息在行业内激起千层浪,把原本就竞争激烈的DRAM市场推向了新的高度。

DRAM行业最近的表现有点“洗三温暖”的感觉,这话不是我说的,是业内观察者的描述-8。前脚还在为销售低迷发愁,后脚AI应用遍地开花,瞬间点燃了DRAM的抢货潮。
现在业界普遍认为,这次情况不同以往。过去的DRAM产业周期大约三到四年一循环,价格起起落落,像坐过山车似的。
但这波AI浪潮可能打破常规,将产业带入一个可能持续五到十年的“准超级循环”-8。AI服务器中的DRAM用量是传统服务器的三到五倍-8,而且需求还在不断增长。
全球存储芯片市场被预测在2026年将达到4450亿美元规模,其中AI相关需求占比超过60%-4。北美几家大型云服务商在AI基础设施上的投资高达6000亿美元-4,这些数字听着就让人心跳加速。
可别以为需求旺盛就能高枕无忧,DRAM制造的技术挑战正变得越来越棘手。DRAM的基本结构是1T1C——就是一个读取晶体管加一个电容-10。
这结构简单优雅,但推进到20纳米以下就遇到了尖锐挑战-10。制造更小的DRAM die意味着要在更小的空间里塞进更多存储单元,而DRAM die的存储密度直接决定了单颗芯片的容量。
问题在于,制程微缩的方向和DRAM电晶体以及电容所需的物理特性完全是背道而驰的。
电容值必须维持在10-20fF以上-10。工艺越先进,圆柱底部面积越小,工程师们只能增加电容高度来维持电容值。现在宽高比已经达到了1:50的极限,再往上提,蚀刻工艺就难以实现了-10。
电晶体也有自己的问题。DRAM电晶体首重漏电流控制,漏电流太大会直接影响电容保存信息的能力-10。当电晶体通道变短,栅极对通道电流的控制能力就会减弱,这就是所谓的短通道效应-10。
面对这些纳米级别的挑战,传统的检测方法已经不够用了。在“埃米时代”,最小的芯片特征可能只有几个原子厚,区分真正的缺陷和误报变得越来越困难-3。
应用材料公司推出的SEMVision H20检测系统就在这样的背景下应运而生-3。这东西采用了第二代冷场发射电子束技术,比传统方法快了整整三倍-3。
更重要的是,它能实现亚纳米级分辨率,深入芯片底部进行检测-7。对于制造高密度DRAM die来说,这种检测能力至关重要,因为一个微小的缺陷就可能导致整个芯片失效。
这套系统还集成了深度学习AI功能,能够自动从误报中筛选出真正的缺陷-7。想象一下,晶圆上有数十亿个电路图案,靠人眼找出几个原子大小的缺陷,那简直是大海捞针。
面对技术挑战和市场需求,各大厂商已经展开新一轮布局。三星的计划相当激进,准备通过两项关键技术提升未来DRAM的性能和容量-9。
工艺节点方面,计划从2025年的1b纳米工艺,逐步推进到2028年的1c纳米工艺-9。晶体管结构也打算升级,2026年从双堆叠升级为四堆叠,2028年进一步升级为八堆叠-9。
南亚科技则另辟蹊径,专注于定制化DRAM项目,预计最快可在2026年取得验证-1。他们的策略很明确,既然在主流市场拼不过三大原厂,就从定制领域分一杯羹。
行业分析师预测到2027年底,DRAM将迈入个位数纳米技术节点-5。这意味着我们很快就能见到D0a、0b和0c世代的产品-5。
当台积电和三星争夺2纳米制程领先地位时,存储芯片制造商们也在为个位数纳米节点做准备-5。
制造更先进DRAM die的竞赛早已不限于韩国三星、SK海力士和美国美光之间。中国厂商如长鑫科技正在DDR5/LPDDR5X领域加速国产替代进程,计划到2027年完成3座12英寸晶圆厂设备导入-4。
检测设备发出微弱的电子束,在DRAM die表面扫描,寻找着可能破坏整个芯片功能的微小缺陷。而全球的AI服务器正等待着更多、更快、更高效的内存芯片,这场纳米战争才刚刚开始。