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美光1x纳米DRAM揭密

2018-05-18

TechInsights在拆解美光DIMM(DDR4)和华为(Huawei) Mate 10 (LPDDR4)中发现了美光1x nm制程身影。 这一制程带来了较其前代产品更小的裸晶尺寸以及更大的位元密度,以及一点点的惊喜......


继去年三星电子(Samsung Electronics)开始量产1x奈米(nm;可能是18nm) DRAM产品(如DDR4、LPDDR4和LPDDR4X)后,美光科技(Micron Technology)跟着推出了采用1x nm制程节点的DDR4和LPDDR4元件。拆解分析机构TechInsights最近拆解这些元件并进行了详细的分析。


美光科技的1x nm DRAM单元架构采用6F2单元设计。它利用带有岛型交错主动层图案的鞍型块状鳍片(即所谓的FinET)、具有凹槽通道的埋入式金属字线、直线型位元线以及蜂巢状圆柱形单元电容等。

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美光1x nm DDR4 DRAM裸晶尺寸为58.48mm2,LPDDR4为52.77 mm2(来源:TechInsights)


相较于以2y nm (可能为20 nm)制程制造的芯片,其主动层和位元线图案的形状不同。DDR4元件上的焊垫置于芯片中央成为一排。


美光1x nm DDR4 DRAM裸晶的尺寸较相同8Gb存储器密度的2y nm裸晶缩小了大约18.3%。 1x nm LPDDR4裸晶则较2y nm裸晶缩小17.14%。


因此,DDR4裸晶的位元密度为0.137Gb/mm2,增加了11.4%。1x nm LPDDR4裸晶的位元密度为0.152Gb/mm2,较先前的2y nm元件更高约60%,如下图所示。

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美光2x、2y和1x奈米DRAM裸晶的尺寸和位元密度趋势


相形之下,三星的1x nm DRAM (包括DDR4和LPDDR4X)位元密度为0.189Gb/mm2。这意味着美光的1x nm LPDDR4裸晶由于单元尺寸较大,使其位元密度比三星的更低约20%。


在美光的3x、2x和2y DRAM单元设计中,字符线间距是三项关键尺寸(主动层、字符线和位元线间距)中最小的。然而,在其1x nm DRAM上,美光科技采用间距最小的主动图案,这与三星和海力士(SK Hynix)的DRAM作法相同。


相较于2y nm DRAM单元设计,美光1x nm单元的主动层和位元线间距分别减少了40%和13%,而字符线间距则增加了20%,如下所示。美光的1x主动间距与三星的非常类似,但其1x字符线和位元线间距则较三星的大。

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美光3x、2x、2y和1x 奈米DRAM的单元间距趋势


因此,由于间距改变的结果,美光的6F2单元尺寸并未较其2y nm单元缩小。此外,美光1x nm DRAM单元尺寸也比三星1x nm DRAM单元尺寸更大29%。


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