三星基于EUV的1z纳米DRAM量产！背后技术细节揭秘芯东西（公众号：aichip001）编

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芯东西（公众号：aichip001）编译|高歌编辑|云鹏
芯东西2月19日消息，三星电子近期将极紫外（EUV）光刻技术应用在基于1z-nm工艺的DRAM上，并且完成了量产。
半导体分析机构TechInsights拆解了分别采用EUV光刻技术和ArF-i光刻技术的三星1z-nm工艺DRAM ，它认为该技术提升了三星的生产效率，并减小了DRAM的核心尺寸。 TechInsights还将三星的与美光的1z-nm工艺DRAM进行了对比，三星的DRAM在芯片超单元尺寸（CellSize）方面同样较小。
一、三款1z-nmDRAM芯片使用EUV技术，核心尺寸缩小18%
三星在2019年末大批量生产了100万颗采用1x-nm工艺和EUV技术的DRAM 。紧接着在去年年初，三星电子首次宣布将研发分别使用了ArF-i技术和EUV技术的1z-nmDRAM 。如今，三星已经在量产的1z-nmDRAM上应用了EUV技术。
目前三星对采用1z-nm工艺的8GBDDR4、12GBLPDDR5和16GBLPDDR5进行了EUV技术升级。
12GBLPDDR5和16GBLPDDR5DRAM已经应用在三星GalaxyS215G系列的手机中，其中S21、S21+和S21Ultra三款手机于2021年1月发布。
三星GalaxyS21Ultra的RAM中使用的是12GBLPDDR5芯片，而S21和S21+手机的RAM组件中使用了16GBLPDDR5芯片。
TechInsights称，三星1z-nm工艺的生产效率比以前的1y-nm工艺高出15％以上。 D/R（DesignRule）从1y-nm工艺的17.1nm降低到1z-nm工艺的15.7nm ，核心尺寸也从53.53mm2减小到43.98mm2 ，比之前缩小了约18％。

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▲三星1y-nm与1z-nmDRAM参数对比
三星电子将其最先进的1z-nm工艺与EUV光刻技术集合在了12GBLPDDR5芯片上，而同样基于1z-nm工艺的16GBLPDDR5芯片则使用了非EUV光刻技术。
电子行业媒体EETimes猜测，很可能三星最初开发的LPDDR5产品是采用ArF-i和EUV光刻技术混合的SNLP（StorageNodeLandingPad）/BLP（BitLinePad）技术，现在它生产的所有1z-nm工艺LPDDR5芯片都是基于EUV光刻技术，其芯片可能由它在韩国平泽市的第二条生产线进行制造。
三星在12GBLPDDR5芯片上采用了EUV光刻技术，其关键尺寸约为40nm ， S/A（senseamplifiercircuitry）区域线宽为13.5nm 。通过使用EUV技术，可以改善S/A区域中BLP封装技术的线边缘粗糙度（LER），并减少了桥接/短路缺陷。

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▲采用了EUV技术（右）与没有采用EUV（左）的1z-nmDRAMBLP对比
二、美光暂不使用EUV技术，超单元尺寸仅有0.00197μm2
与美光1z-nmDRAM0.00204μm2的超单元尺寸相比，三星的1z-nmDRAM超单元尺寸只有0.00197μm2 。三星1z-nmDRAM的D/R为15.7nm ，美光的则是15.9nm 。

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▲三星、美光1z-nm工艺DRAM参数对比
目前美光对基于1z-nm工艺的DRAM ，均使用基于ArF-i的光刻技术，并且宣布暂时不会在1α-nm和1β-nm的DRAM中采用EUV光刻技术。而三星将在1α-nm、1β-nmDRAM上继续使用EUV技术。
三星的DRAM超单元尺寸和D/R正在随着技术的进步而越变越小。三星DRAM超单元尺寸变化如下图所示，包括从3x-nm到1z-nmDRAM尺寸。
【三星基于EUV的1z纳米DRAM量产！背后技术细节揭秘】

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▲三星DRAM尺寸趋势
三星DRAM的D/R趋势则如下图所示。虽然DRAM超单元的尺寸和D/R缩放变得越来越难，但是三星仍将1z-nmDRAM的D/R减小到15.7nm ，比1y-nm工艺缩小了8.2％。

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▲三星DRAMD/R趋势
结语：三星技术领先，美光、SK海力士伺机而动
因为存储芯片行业存在成本高昂、供求敏感、周期时间较长等特性，美光等其他厂商因成本原因对EUV技术比较保守。但是三星作为世界存储芯片龙头，对待EUV技术较为积极，一直在探索EUV技术在存储芯片方面应用的道路，现在已经在这一方向上取得了领先优势。
不过在2020年DRAM强力的市场涨幅和ICInsights等研究机构对市场的积极预期背景下，美光、SK海力士等存储芯片厂商或许会加大在新技术、工艺制程方面的投入，同时利用成熟技术的成本优势，与三星进行竞争。
来源：EETimes、TechInsights