一片价值6万元的服务器内存条背后，是DRAM行业正在经历的痛苦转型与艰难突破。
DDR4内存条的价格在2025年突然飙升至同容量DDR5的两倍-4，这反常现象犹如一记警钟，敲响了传统DRAM技术的老迈钟声。
全球半导体行业正面临一个棘手局面：AI服务器需求如火山喷发，而内存技术却步履蹒跚-3。比利时研究机构imec与根特大学的最新突破——在300毫米硅晶圆上成功生长出120层Si/SiGe叠层结构-1——似乎为行业指明了一条新出路。
传统DRAM技术正陷入前所未有的困境。随着制程工艺逼近10纳米大关，电容体积已经缩小到惊人的10立方纳米，仅能存储不足100个电子-1。
数据保存时间从10毫秒急剧缩短至1毫秒以内，这意味着DRAM需要更频繁地“刷新”——相当于每秒钟要重新充电数十次。
功耗问题也随之凸显。在10纳米以下的制程中，晶体管漏电流从10纳安激增至100纳安，待机功耗大幅攀升-1。据行业数据，全球数据中心中DRAM功耗占比已高达35%，其中10纳米以下制程的DRAM贡献了60%的能耗。
AI时代的到来让这些问题雪上加霜。训练一个像GPT-4这样拥有1.7万亿参数的模型，需要高达10TB的内存-1。
这意味着传统服务器需要装载300颗DRAM芯片，导致系统体积庞大且数据传输缓慢，训练时间可能延长整整10倍。平面微缩这条路，已经走到了尽头。
市场正在经历一场代际更替的阵痛。2025年，三星、SK海力士和美光三大原厂相继宣布将逐步停产DDR4产品-4，将产能转向DDR5和更高端的HBM。
这一决策引发了连锁反应：买方纷纷抢购DDR4补充库存，导致现货供给紧张，价格异常飙升。
令人惊讶的是，2025年6月，16Gb DDR4芯片的均价达到12美元，而同容量DDR5产品报价仅为6.014美元-4。这是DRAM历史上首次出现前代产品价格超越最新规格产品100%的异常现象。
这种市场扭曲背后是复杂的供需关系。尽管DDR5已推出数年，但DDR4在中低端PC市场仍占据主导地位——2024年全球出货的消费级PC中，约60%仍配备DDR4内存-4。
服务器领域的情况同样严峻，全球在用服务器中约45%仍在使用DDR4内存-4。这些系统升级成本高昂且耗时，迫使云服务提供商和企业不得不继续采购即将停产的产品。
面对平面微缩的极限，行业将目光投向了垂直维度。3D DRAM被视为突破当前困境的“终极方案”，其核心思路是在单一芯片内沿Z轴堆叠多层内存单元，密度可达传统DRAM的5倍以上-1。
材料问题是3D DRAM面临的首要挑战。硅与硅锗的晶格常数差异达4%，叠层越多，层间应力越大，导致晶格缺陷密度呈指数级增长-1。
当叠层超过100层时，300毫米晶圆会产生超过50微米的翘曲，而光刻工艺要求翘曲度必须小于10微米。
imec团队的研究带来了转机。他们创新性地引入碳元素作为“应力调节剂”，通过化学气相沉积工艺，在交替沉积的SiGe层中添加0.5%原子比的碳元素-1。
这一简单而巧妙的方法使位错密度降低了90%，晶圆翘曲度降至8微米，良率从传统工艺的仅10%提高至85%。
碳元素的添加并没有影响材料的电性能——SiGe层的电子迁移率保持1500 cm²/V·s，完全满足3D DRAM的晶体管性能要求-1。这项突破为3D DRAM的商用化扫清了关键障碍。
随着3D DRAM技术逐步成熟，行业格局正在重塑。imec团队预计，通过不断优化通孔工艺，将连接各层的垂直通孔直径从100纳米缩小至50纳米，3D DRAM有望在2030年成为主流存储技术-1。
高性能计算领域将是3D DRAM的首要战场。训练2万亿参数的AI模型需要20TB内存，使用传统DRAM需要600颗芯片，而采用3D DRAM仅需125颗，体积缩小至四分之一，训练时间缩短70%，能效比提高60%-1。
数据中心同样将从中受益。采用3D DRAM后，一台服务器可替代五台传统服务器，节省80%空间与50%电力-1。按此推算，全球数据中心每年可减少约1.2亿吨碳排放，这对实现碳中和目标具有重要意义。
主要厂商已开始积极布局。三星已投资100亿美元建设3D DRAM生产线，计划2027年推出160层产品-1。
SK海力士则展示了更为雄心勃勃的技术路线图，计划在未来30年内推动结构、材料和组件方面的全面创新-6。
3D DRAM技术的崛起正在重塑整个半导体产业链。材料供应商需要提供高达9N级的高纯度Si/SiGe晶圆和精确控制的碳掺杂气体-1。
信越化学、SUMCO等厂商已开始研发专用SiGe晶圆，空气化工、林德等气体供应商也在优化碳气体的纯度与流量控制。
设备制造商面临新的机遇与挑战。应用材料已经推出新一代外延设备，支持120层叠层生长，良率可达90%-1。
高精度外延生长设备需要将温度控制在±1℃、气体流量控制在±0.1 sccm的精度，这对设备制造商提出了更高要求。
芯片制造商的生产线需要全面调整。三星、SK海力士等传统DRAM厂商正在改造生产线以适应3D DRAM的生产工艺。
这些转变不仅需要巨额资本投入，还需要培养掌握新技术的工程师队伍，整个行业的人力资源结构都将发生变化。
终端厂商的产品设计理念也将更新。英伟达、AMD等GPU厂商正在设计支持3D DRAM的芯片架构。
例如，英伟达H100显卡采用3D DRAM后，内存容量可从80GB提高至400GB，性能提升2倍-1。这种性能飞跃将催生新一代计算设备，推动AI、科学计算等领域的突破性进展。
当全球芯片巨头在3D DRAM的研发竞赛中你追我赶时，比利时imec实验室里的120层硅锗叠层晶圆静静躺在无尘室中。它表面平整度不超过8微米，每层厚度精确控制在80纳米，碳原子如微小的缓冲垫分散在晶格之间。
实验室外，搭载传统DRAM的AI服务器集群正嗡嗡作响，消耗着巨大电力以维持那些不断“遗忘”又被迫“记起”的数据。而这一切，或许很快将成为历史。
