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Samsung 電子已就下一代 DRAM 的單元結構確定了方向,將從現行的 6F²(6F Square)轉向 4F²(4F Square)。隨著現有微縮方式在縮小半導體線寬方面逐漸逼近極限,改變 DRAM 單元本身的排布結構,並在相同面積內集成更多單元,成為新的思路。業內普遍認為,4F Square 是平面 DRAM 轉向真正 3D DRAM 的「跳板」。不過,4F Square 在經歷 2 到 3 代之後也將遭遇進一步微縮的瓶頸,因此有觀點預測,到了 2030 年代,將出現類似 NAND 閃存那樣把存儲單元垂直堆疊,
達到 100 層以上的 3D DRAM 時代。
根據市場調研機構 TechInsights 在 17 日發布的資訊,目前 DRAM 半導體市場的主流為 10 奈米級第五代(1b)DRAM。Samsung 電子、SK 海力士、美光等主要存儲廠商正在開發並量產 10 奈米級第六代(1c)DRAM 工藝,目前正以 DDR5 DIMM 等伺服器產品為中心擴大應用。DRAM 按照微縮工藝路線,依次經歷 1x、1y、1z、1a、1b、1c、1d 等代際。
1a 為 12 到 13 奈米級,1c 為 11 奈米級,而 10 奈米級第七代(1d)DRAM 被視為真正意義上的 10 奈米技術。此後將進入一位數奈米的 0 系列(0a、0b 等)。Samsung 電子與 SK 海力士目前各自推進 1d DRAM 開發,目標是最早在今年年底到明年年初之間量產。
4F Square 將成為 DRAM 技術的未來發展方向
在 1d DRAM 之前,Samsung 電子與 SK 海力士預計仍會維持現有的 6F Square 結構,通過擴大 EUV 應用和優化單元結構來延續微縮。不過,問題出現在向 10 奈米以上推進之後。DRAM 需要以電荷形式存儲數據的電容器,單純依靠不斷縮小線寬來推進是相當困難的,單元越小,在有限空間內實現足夠存儲電荷的電容器就越困難,工藝難度也隨之急劇上升。因此,存儲廠商正從單純縮小線寬的思路轉向改變單元排布與結構,4F Square 正是其中的代表。
簡單來說,4F Square 是縮小單個 DRAM 單元所佔的底面面積。這裡的 F 指以半導體電路最小線寬為基準的設計單位。目前常用的 6F Square 結構中,排布一個單元需要相當於最小線寬 6 倍的面積,而 4F Square 將這一數值降至約 4 倍。在相同線寬的前提下,理論上單元面積可比過去減少約三分之一,從而在同一塊晶圓上集成更多存儲單元。
根據 TechInsights 的預測,2026 到 2028 年的 1c、1d 世代將維持 6F Square 結構,隨後在 2028 到 2031 年的 0a、0b 世代,將出現 9 到 8 奈米級的 4F Square 以及垂直溝道、鍵合 DRAM 等技術。TechInsights 副總裁崔正東在日前於水原舉行的「SEMI 會員日 2026」上表示,2028 到 2029 年正式登場的 0a 節點,將成為三大 DRAM 廠商技術戰略分化的分水嶺。
他提到,Samsung 電子、SK 海力士、美光目前都沿著基於 6F Square 結構縮小線寬的相似路線前進,但 0a 之後,各廠商會根據何時、以何種方式引入 4F Square、鍵合 DRAM 和 3D DRAM 而出現差異。此外,除 Samsung 電子、SK 海力士、美光之外,中國長鑫存儲也在圍繞包括 4F Square 和 3D DRAM 在內的下一代單元結構開發相關技術。
項目 規格 微縮工藝 10 奈米級 DRAM 代際 1b、1c、1d
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