TechInsights：2024年Q2 DRAM和3D NAND技术路线图更新

近日，TechInsights 发布了2024 年第二季度 DRAM 内存技术路线图更新。

动态随机存取存储器（Dynamic Random Access Memory，DRAM）是一种半导体存储器，主要的作用原理是利用电容内存储电荷的多寡来代表一个二进制比特（bit）是1还是0。由于在现实中晶体管会有漏电电流的现象，导致电容上所存储的电荷数量并不足以正确的判别数据，而导致数据毁损。因此对于DRAM来说，周期性地充电是一个无可避免的要件。由于这种需要定时刷新的特性，因此被称为“动态”存储器。相对来说，静态存储器（SRAM）只要存入数据后，纵使不刷新也不会丢失记忆。

2024年第二季度对DRAM技术路线图进行了重大更新，突出了进步和新兴趋势。DRAM对于DDR5、LPDDR5/5X、GDDR6/6X、HBM2E/HBM3/HBM3E和低延迟DRAM（LLDRAM）等应用仍然至关重要。内存处理（PIM）和Compute Express链路处理近内存（CXL-PNM）等创新正在提高性能和效率。

三星和SK海力士已将D1a和D1b单元设计的产品商业化，包括DDR5、LPDDR4X、LPDDR5和LPDDR5X，采用最小的12纳米级DRAM单元设计。两家公司都率先采用EUV光刻技术，而美光则继续采用基于ArF和ArFi的图案化技术，直到其1α和1β代，并计划在1γ代中引入EUV。三星在D1a和D1b代中将EUV光刻技术扩展到五个或更多掩模。SK海力士遵循类似的EUVL战略，在D1a和D1b世代中采用了这一战略，并计划在未来几代中增加EUVL步骤。

高k金属栅（HKMG）技术正变得越来越普遍。三星首先将HKMG用于D1x GDDR6芯片的外围结构，并将其扩展到D1y DDR5芯片。美光已在D1z图形DRAM中实施了HKMG，并将将其扩展到D1β代的所有DRAM类型。SK海力士在D1y和D1a GDDR6中采用了HKMG，最近在D1b DDR5设备中采用了HKMG。

南亚（Nanya）、华邦（WinBond）、力晶（PowerChip）等台湾制造商提供30纳米和20纳米级DRAM产品。中国长鑫存储（CXMT）已经发布了G3 DDR3L和LPDDR4X DRAM芯片，并正在开发用于DDR5应用的G4和G5代。

明年初，主要厂商将发布D1c量产DRAM，随后在2026年或2027年之前发布最终的10纳米级DRAM设备（D1d或D1δ节点）。到2030年，DRAM技术预计将缩小到个位数的纳米节点，包括0a、0b、0c或0α、0β和0γ代。三星正在开发VS-CAT和VCT 3D DRAM，而SK海力士和美光则专注于垂直堆叠DRAM。DRAM技术的未来看起来很有希望，将满足高性能应用和新兴技术日益增长的需求。

此外，TechInsights还发布了2024年第2季度3D NAND内存技术路线图更新。

3D NAND闪存是一种新兴的闪存类型，通过把内存颗粒堆叠在一起来解决2D或者平面NAND闪存带来的限制。

3D NAND 为闪存市场主流产品，22年应用占比超80%，随存储密度要求提升层数增加。自2013年后，3D NAND的堆叠层数出现了快速增长。2015年推出了48层NAND，2017年推出64层，2019年96层，2020年128层，2021年176层，2022年232层。

在2024年第二季度，主要行业参与者在3D NAND技术方面取得了重大进展。三星为其V7过渡到具有2D阵列外设设计的双层结构，并发布了具有286层的V9，具有COP集成功能。他们还为990 EVO引入了133层V6 Prime，将速度提高到1,600 MT/s。三星即将推出的V10将采用混合键合技术。

铠侠和西部数据继续他们的BiCS结构，最近发展到162层BiCS 6。他们计划跳过BiCS 7，转向具有218层的第8代，可能还有284层版本。美光在其128层产品中转向CTF CuA集成，此后发布了176层和232层版本。他们现在正在开发7层以下的Gen300，并可能跃升至4xx层。

SK海力士的4D PUC结构延续了176层和238层产品，预计明年将推出321层V9，随后是3yy层设备。长江存储使用Xtacking技术，跳过中间层，发布了232层的产品，并计划推出超过300层的Gen5。由于美国的贸易限制，长江存储专注于扩展其128层和232层QLC产品，同时开发多Xtacking技术。

MXIC以Nintendo Switch中使用的48层芯片进入市场，现在正在开发96层的第二代芯片。在接下来的几年里，我们可能会看到超过500层的3D NAND产品，以及混合键合技术和铪铁电体的进步。今年，预计2xx和2yy分层3D NAND卷产品的发布预示着下一代内存解决方案的到来。