Micron объявляет о впечатляющем процессе производства 1α для DRAM.
Micron во вторник объявила о своём новом процессе производства 1α для DRAM. Первоначально компания будет использовать его для производства памяти DDR4, а также LPDDR4, но со временем она будет использоваться для производства всех типов DRAM компании. Технология производства обещает ощутимое увеличение плотности DRAM и снижает затраты, но компания предупреждает, что масштабировать DRAM становится чрезвычайно сложно.
Новая технология для новых DRAM
К настоящему времени Micron перевела значительную часть своего производства DRAM на узел 1Z нм, который обеспечивает как высокую битовую плотность (т. Е. Более низкую стоимость на бит), так и высокую производительность (т. Е. Обеспечивает более высокую маржу). В результате сейчас Micron заявляет, что чувствует себя довольно комфортно с точки зрения размера прибыли и ассортимента продукции. Предполагается, что процесс изготовления Micron 1α обеспечит на 40% улучшение плотности долота по сравнению с 1Z (при зрелом выходе), что соответственно снизит затраты производителя на бит.
Кроме того, заявлено, что эта технология обеспечивает снижение энергопотребления на 15%, а также более высокую производительность. Одним из важных аспектов Micron 1α является то, что примерно 10% из его 40% улучшения плотности бит по сравнению с предшественником обусловлено эффективностью конструкции DRAM, что показывает, что одних только улучшений литографии недостаточно, чтобы сделать DRAM дешевле. Узел Micron 1α по-прежнему использует схему разрядной шины 6F2, как и его предшественники. Тем не менее, компания внедрила множество инноваций, чтобы уменьшить объём DRAM с помощью новейшего процесса производства.
«Сильное улучшение плотности 1-альфа-битов обусловлено сочетанием усовершенствования технологии процесса, а также очень сильным повышением эффективности массива за счёт улучшений конструкции», — сказал Ти Тран, вице-президент Micron по интеграции процессов DRAM. «Одна только эффективность массива дала нам примерно 10% улучшения дизайна. Кроме того, у нас было сильное улучшение технологического процесса. Чтобы добиться этого, требовалось агрессивное сжатие битовой и словарной линий — так сказать, сокращение сетки. что мы были намного более агрессивными, чем раньше, при внедрении новых процессов. Мы внедряем новейшие и лучшие повсюду: новые материалы — более качественные проводники, лучшие изоляторы, новое оборудование для нанесения, модификации или выборочного удаления — протравливания — этих материалов. Уменьшение этих шагов, в свою очередь, привело к более агрессивному масштабированию конденсатора ячейки, что потребовало инноваций для удовлетворения структурных и электрических требований. Кроме того, мы также представили передовые инструменты и новые методы для улучшения совмещения одного слоя с рисунком с другим ».
Поиск путей для новой технологии в основном проходил в штаб-квартире Micron в Бойсе, штат Айдахо. Но в разработке процессов и производстве были задействованы многочисленные глобальные команды, работающие в тесном сотрудничестве между США, Тайванем и Японией.
«Наша новая 1-узловая DRAM обеспечивает огромные улучшения в сценариях использования в центрах обработки данных, интеллектуальных периферийных устройствах и потребительских устройствах», — сказал Скотт ДеБоер, исполнительный вице-президент по технологиям и продуктам Micron.
Первоначально Micron будет использовать свой узел 1α для изготовления микросхем памяти DDR4 и LPDDR4 8 ГБ и 16 ГБ на своих тайваньских заводах в Таоюане и Тайчжуне, но со временем использование этой технологии будет распространено на другие типы памяти. Такие технологии, как 1α, будут особенно полезны для устройств памяти DDR5 следующего поколения, которые будут иметь более сложную архитектуру по сравнению с сегодняшними DRAM.
«Наш узел 1α будет постепенно внедряться в нашем портфеле продуктов и станет нашей рабочей лошадкой в 2022 финансовом году», — сказала г-жа Тран. «Мы будем постепенно переводить наши заводы, чтобы увеличивать производство в соответствии с отраслевым спросом».
Проблемы масштабируемости
Технологии памяти сильно эволюционировали в последние годы, поскольку отрасли требовалась значительно более высокая производительность. Современные и будущие интерфейсы, такие как DDR5 и GDDR6X, значительно сложнее, чем DDR4 и / или GDDR6, поэтому масштабировать современные DRAM сложнее. Но появление таких технологий, как DDR5 и GDDR6X, неизбежно, поэтому в будущем таким компаниям, как Micron, потребуется больше инвестировать в разработку технологических процессов.
«Существует постоянный спрос на более высокую производительность, и мы можем обеспечить это за счёт инноваций в процессах и проектировании», — сказал Нага Чандрасекаран, старший вице-президент Micron по развитию технологий. DDR5 фактически обеспечивает выполнение требований к производительности, в то время как мы масштабируемся по цене. DDR5 может снизить энергопотребление и обеспечить более высокую пропускную способность. В то же время такие требования к высокой производительности создают некоторые проблемы в отношении размера кристалла, которые нельзя компенсировать только масштабированием размеров. Таким образом, обеспечение более высоких требований к производительности при одновременном снижении затрат является чрезвычайно сложной задачей и требует инноваций из нескольких векторов, помимо технологических решений.
Поскольку современные технологии DRAM должны становиться тоньше (поскольку они не могут масштабироваться по вертикали, в отличие от 3D NAND), проблемы для таких компаний, как Micron, не становятся проще. поскольку компания должна найти правильный баланс между стоимостью, производительностью, качеством и мощностью.
«Масштабирование DRAM по-прежнему становится ещё более сложной задачей, особенно когда нам приходится бороться с чрезвычайно жёсткими границами процесса, оптимизируя при этом стоимость, мощность и производительность, а также качество», — сказал г-н Чандрасекаран. «В то время как мы пытаемся повысить производительность, мы также постоянно сталкиваемся с проблемой снижения затрат, что стимулирует размерное масштабирование. Эта проблема масштабирования всегда была и продолжает усложняться по мере увеличения соотношения сторон. Для удовлетворения растущего спроса на производительность / мощность, нам приходится внедрять передовые технологические решения, которые могут быть дорогостоящими. По мере масштабирования для снижения затрат производительность / мощность могут быть затруднены из-за ограничений устройства, что, в свою очередь, вызывает потребность в расширенных процессах, которые могут привести к увеличению затрат. Итак,
Одним из способов решения задач масштабирования геометрии является использование литографии в крайнем ультрафиолете (EUV), но это не то, что Micron планирует делать в течение нескольких лет в значительной степени, потому что EUV не решает всех задач, с которыми сталкиваются производители DRAM. дней.
Нет EUV для Micron, пока
В отличие от своих коллег по отрасли, Micron Technology не планирует использовать EUV-литографию для производства памяти в ближайшем будущем, но намеревается полагаться на все виды множественного рисунка. Следующие три узла DRAM Micron будут продолжать использовать литографию глубокого ультрафиолета (DUV), но в настоящее время компания рассматривает возможность использования EUV для процесса изготовления 1𝛿. Между тем, даже без EUV, Micron обещает улучшения производительности и мощности для своих устройств памяти следующего поколения, хотя компания признаёт, что становится всё труднее сокращать объём DRAM.
«Нам нужны постоянные инновации в материалах, процессах и оборудовании для удовлетворения потребностей в масштабировании», — сказал г-н Чандрасекаран. «Мы внедряем несколько таких решений в наши текущие и будущие технологии. Что касается EUV, как мы подчеркнули, наша запатентованная и инновационная технология множественного моделирования способна удовлетворить наши требования к производительности и стоимости. Благодаря нашим технологическим решениям и расширенным возможностям управления, мы можем удовлетворить требования технологического узла ».
Micron полагает, что в ближайшие годы улучшения, принесённые производственными технологиями, расширенными EUV, будут компенсированы стоимостью оборудования и трудностями с производством, поскольку EUV всё ещё находится на начальной стадии в том, что касается производства DRAM. Например, слайд, недавно продемонстрированный Micron, показывает, что затраты на EUV непомерно высоки, преимущества масштабируемости незначительны, однородность критических размеров (CD) не идеальна (что может повлиять на качество и производительность), тогда как время цикла существенно не сокращается из-за производительности сканеров EUV всё ещё отстаёт от сканеров DUV.
«Текущие инструменты EUV не обладают такими возможностями, как передовая технология погружения», — сказал старший вице-президент Micron по развитию технологий. «Несмотря на то, что технологии EUV совершенствуются, их стоимость и производительность по-прежнему отстают от текущих возможностей создания нескольких шаблонов и расширенных возможностей погружения. Мы постоянно оцениваем EUV и считаем, что в течение следующих трёх лет EUV добьётся необходимого прогресса, чтобы конкурировать по стоимости и стоимости. производительность с передовыми технологиями умножения высоты тона и погружения. Micron проводит оценку EUV и представит её в нужное время, когда она будет соответствовать нашим требованиям ».
В результате узлы Micron 1β, находящиеся в разработке, и узлы 1𝛾 не будут использовать слои EUV. Вместо этого компания продолжит использовать множественный паттерн и поручит своим инженерам разработать максимально эффективные DRAM, чтобы гарантировать конкурентоспособность своих устройств с точки зрения битовой плотности, мощности и производительности.
«EUV не обязательно рассматривается в качестве ключевого фактора масштабирования. Micron обладает расширенными возможностями литографии и методами умножения высоты тона для соответствия требованиям формирования рисунка, а также передовыми технологиями для обеспечения хорошего наложения одного слоя на другой», — сказал г-н Чандрасекаран.
Однако литография следующего поколения неизбежна, поэтому Micron не может игнорировать EUV. Для своего 1𝛿 узла, который сейчас находится в режиме поиска пути, компания рассматривает как EUV, так и множественный паттерн. Кроме того, компания проводит оценку различных архитектурных проектов.
Если предположить, что Micron вводит новый производственный процесс примерно каждый год, как это делали производители DRAM в последние годы, его 1𝛿-узел должен появиться где-то в 2024 году или позже. Представление EUV через четыре года после Samsung, крупнейшего в мире производителя памяти, имеет плюсы и минусы. С одной стороны, Micron будет использовать усовершенствованные инструменты EUV, маскирующие плёнки и резисты. С другой стороны, он должен будет внедрить EUV на нескольких уровнях, не имея опыта крупносерийного производства (HVM) с использованием EUV.
