三星研发中心里,工程师们正在测试一块能在0.75V极低电压下稳定运行的DRAM芯片,故障率比传统设计降低了惊人的94%。
当你深夜赶工,电脑突然卡死,那份即将完成的报告消失在未保存的黑暗中,这种痛大概每个用电脑的人都体验过。而这一幕背后的罪魁祸首,常常是内存的“罢工”。

如今,随着人工智能和物联网设备对数据处理需求的激增,市场对更大容量、更低功耗DRAM的需求日益增长-2。 传统DRAM技术正逼近存储单元尺寸微缩的物理极限,而一种被称为 “DRAM EOCP” 的创新技术正悄悄改变游戏规则。

当前DRAM行业面临着一系列棘手难题。随着工艺尺寸不断缩小,内存单元的稳定性越来越差,单比特错误率不断上升-9。
与此同时,功耗问题日益突出,特别是在AI服务器和物联网设备中,内存功耗直接影响设备的续航和散热设计-2。
更令人担忧的是,传统DRAM在面临像RowHammer这样的安全漏洞时显得力不从心,反复激活同一行内存会导致相邻行的数据被破坏-4。
行业内的专家们早就意识到这些问题不能单靠工艺微缩来解决。他们发现,材料限制和量子效应已经成为DRAM技术发展的主要障碍。当晶体管尺寸缩小到一定程度,电子行为变得难以预测,导致内存单元变得更加不稳定。
这些挑战不仅仅是实验室里的理论问题,它们直接影响着普通用户的日常体验——手机续航变短、电脑偶尔蓝屏、服务器意外宕机...
面对这些挑战,三星电子在2024年提出了一个创新解决方案——OC-CTPS BLSA,即偏移补偿电荷转移预感应位线感应放大器-1。
这项技术聪明的地方在于,它没有增加芯片面积,而是通过巧妙的电路设计实现了偏移补偿。具体来说,它采用二极管连接方式运作,无需为感应放大器增加额外尺寸-1。
这项技术的效果令人印象深刻。测试数据显示,故障比特率降低了94%,这是一个质的飞跃。更值得关注的是,它在不同温度条件下都表现出色,在零下25℃和100℃的环境下,分别有250皮秒和500皮秒的稳定窗口-1。
这意味着无论是在寒冷的户外设备还是在高温的服务器环境中,这种DRAM都能可靠工作。
除了稳定性,这项技术还显著改善了功耗表现。传统DRAM在低电压下往往难以稳定工作,而采用EOCP技术的DRAM却能在0.75V的极低电压下保持稳定工作-1。
对于依赖电池供电的移动设备来说,这意味着更长的使用时间;对于数据中心,则转化为可观的电力成本节约。
功耗降低的秘密部分来自于创新的电路设计,另一部分则源自材料科学的进步。铠侠公司最近展示的氧化物半导体沟道晶体管技术,通过使用氧化铟镓锌这类材料,成功实现了低于1aA(10^-18安培)的关断电流-2。
这种极低的漏电流意味着,内存单元不需要频繁刷新就能保持数据,进一步降低了功耗。
DRAM EOCP技术的出现正值内存行业的关键转折点。随着AI应用爆发,市场对高性能内存的需求急剧增长,行业正经历被野村证券称为“三重超级周期”的繁荣阶段-3。
这种周期性繁荣背后是供需的严重失衡。一方面,AI服务器和传统服务器市场同步增长,推动内存需求;另一方面,主要制造商的产能扩张要到2028年后才能释放-3。
这种供需紧张的局面使得内存制造商有动力投资于创新技术。EOCP这类技术不仅能提升产品性能,还能帮助制造商在有限产能下创造更高价值。
目前,三大内存制造商——三星、SK海力士和美光——已经将毛利率目标锁定在60%以上,这一方面反映了市场供需状况,另一方面也表明技术创新带来的溢价能力-8。
DRAM EOCP技术的意义远不止于解决当前的技术难题。它为整个内存行业指明了一个发展方向:通过电路设计和系统架构创新,而非单纯依赖工艺微缩,来延续DRAM技术的生命力。
与过去追求更小晶体管不同,未来的DRAM创新可能更多集中在三维堆叠、新型材料和智能控制器等方面。铠侠已经展示了8层堆叠的氧化物半导体晶体管技术,验证了3D DRAM的可行性-2。
同时,系统层面的优化也在同步进行。像openEuler这样的操作系统已经开始支持内存分级扩展,通过智能调度让热数据留在DRAM中,冷数据则移到速度较慢但容量更大的存储介质中-5。
这种软硬件协同优化的思路,与DRAM EOCP的硬件创新形成了良好互补。
DRAM芯片内部的纳米世界里,电荷转移晶体管以前会因为微小差异导致数据读取失败,而采用偏移补偿技术后,这种故障率骤降94%。工程师在零下25度的实验室和100度的高温箱中反复测试,确认时间窗口足够稳定,终于松了一口气。
技术突破的背后是电路板上几乎看不见的微小改变,这些改变正悄然推动AI服务器的算力释放与物联网设备续航的延长。窗外,新一轮技术竞赛的发令枪已经响起。