DRAM，走向3D
半导体行业观察 2024-06-06 09:19SK海力士：聚焦3D DRAM新一代沟道材料
SK海力士也在积极研发3D DRAM。
SK海力士表示，3D DRAM可以解决带宽和延迟方面的挑战，并已在2021年开始研究。
据韩媒Business Korea去年的报道，SK海力士提出了将IGZO作为3D DRAM的新一代沟道材料。
IGZO是由铟、镓、氧化锌组成的金属氧化物材料，大致分为非晶质IGZO和晶化IGZO。其中，晶化IGZO是一种物理、化学稳定的材料，在半导体工艺过程中可保持均匀的结构，SK海力士研究的正是这种材料，其最大优势是其低待机功耗，这种特点适合要求长续航时间的DRAM芯晶体管，改善DRAM的刷新特性。
据透露，SK海力士将会在今年披露3D DRAM电气特性的相关细节，到时候公司将会明确3D DRAM的发展方向。
美光：专利数量遥遥领先
3D DRAM领域的技术竞争正在加剧。
据TechInsights称，美光在2019年就开始了3D DRAM的研究工作。截止2022年8月，美光已获得了30多项3D DRAM专利。相比之下，美光专利数量是三星和SK海力士这两家韩国芯片制造商的两三倍。
在2022年9月接受采访的时候，美光公司确认正在探索3D DARM的方案。
美光表示，3D DRAM正在被讨论作为继续扩展DRAM的下一步。为了实现3D DRAM，整个行业都在积极研究，从制造设备的开发、先进的ALD、选择性气相沉积、选择性蚀刻，再到架构的讨论。
美光的3D DRAM方案，网上并没有看到太多介绍。不过据Yole强调，美光提交了与三星电子不同的3D DRAM专利申请。美光的方法是在不放置Cell的情况下改变晶体管和电容器的形状。
除此以外，Applied Materials和Lam Research等全球半导体设备制造商也开始开发与3D DRAM相关的解决方案。
东京工业大学：BBCube 3D DRAM堆栈技术
日本东京工业大学研究团队提出了一种名为BBCube的3D DRAM堆栈设计技术，该技术可以让处理单元和DRAM之间更好地集成。
该团队使用创新的堆叠结构，其中处理器管芯位于多层DRAM之上，所有组件通过硅通孔（TSV）互连，BBCube 3D最显著的方面是实现了处理单元和DRAM之间的三维而非二维连接，有助于实现低寄生电容和低电阻，在各方面改善了该器件的电气性能。
IGZO——3D DRAM的合适候选者
除此之外，国内多家研究机构甚至企业都在投入到3D DRAM的研发当中。例如中科院微电子所就曾经撰文表示，针对平面结构IGZO-DRAM的密度问题，微电子所微电子重点实验室刘明院士团队在垂直环形沟道结构（CAA）IGZO FET的基础上，研究了第二层器件堆叠前层间介质层工艺的影响，验证了CAA IGZO FET在2T0C DARM应用中的可靠性。
实际上，在无电容式IGZO技术方面，早在2004年，IGZO氧化物被东京工业大学的细野教授发现并发表在《自然》杂志上。在2020 IEDM上，IMEC展示了无电容器3D DRAM，后续取得一系列进展。
业界认为，HBM的出现开启了DRAM 3D化发展道路，无电容IGZO-DRAM也成为了实现高密度3D DRAM的合适候选者。但很多技术现还在探索中，最终能否使DRAM实现3D堆叠，开始新的技术方向，还暂未可知。
总的来说，3D DRAM技术前景广阔，各大存储厂商都非常重视3D DRAM的研发，并将其视为未来内存市场的重要发展方向，以满足不断增长的对高容量、高性能、小存储单元尺寸以及低功耗存储设备的需求。#存储芯片# #HBM#
