DARM和新兴存储器的最新路线图

去年IEDM（国际电子器件会议）期间的一个周日的夜晚，TechInsights举办了一场招待会，Arabinda Das和Jeongdong Choe在会上做了演讲，吸引了一屋子的与会者。在第一部分，我们分享了有关NAND的未来发展路线图预测，今天我们再来看一下有关DRAM和新兴存储器的发展预测。

DRAM Technology

DRAM 技术

演讲的DRAM部分，首先是路线图：

我们现在已经进入了1x-nm的代际，今年推出了17-nm的器件。如果你相信制造商的话，我们仍然会每年都推出一代微缩，即便差距变得更小，现在我们是在20nm以下。几年前，我倾向于认为，在技术达到极限之前，我们可能会在1x-nm的某个节点上拥有两代产品，但现在看来，我们至少会看到四代产品，这可能至少会让我们坚持到2025年。

从节点的时间趋势可以看出微缩速度的放缓：

Elpida在被美光收购之前就已经停滞不前，Nanya也是如此。

Jeongdong还向我们提供了一些最近的美光存储器的细节，可以看到，在8-GB芯片中，位密度现在达到了0.167 Gb/mm2。

然后，我们看看AMD和英伟达GPU，说明了HBM（高带宽内存）和HBM2的使用、以及从GDDR5X迁移到GDDR6时带宽和速度的增加。

提到HBM会让人联想到美光的HMC（混合存储立方体），它现在已经演进到了HMC2。最初的HMC用于英特尔Knight‘s Landing处理器，这是一种4-stack DRAM，底部是IBM制造的控制器芯片，用硅通孔（TSV）相连。HMC2似乎是作为一个独立产品推出的，但它仍然是带有控制器的4-stack，HMC和HMC2都使用30nm级DRAM。

HBM和HMC都使用TSV，但它们是不同的东西；HMC有它的控制器芯片，并完全封装在PCB基板上；而HBM是与silicon interposer一起使用的。然而，美光已经宣布停止使用HMC，所以即使我们看到了它，它也不会再存在很长时间了。

DRAM部分的最后一张幻灯片介绍了索尼和三星用于手机摄像机的CMOS图像传感器（CIS）和处理器（ISP）。在索尼IMX400中，DRAM被夹在CIS和ISP之间；CIS与DRAM脸对背安装，DRAM与ISP面对面安装。将DRAM放在stack中可以让相机系统以960帧/秒的速度运行，从而实现慢镜头功能。IMX400是在索尼Experia XZ手机上发布的，当时我们发表了一篇博客。

三星S5K2L3 ISOCELL快速成像采用了不同的方式——CIS和ISP传统上是面对面放置的，并使用TSV进行电气连接，标准DRAM芯片在ISP上面对背进行微凸点连接。微凸点将DRAM上的重分布层（RDL）连接到ISP背面的基于Cu的RDL，从而将它们连接到TSV，通过ISP基板连接到前端金属。DRAM芯片旁边还有一个虚拟芯片。

新兴存储技术

Jeongdong在演讲的最后部分回顾了新兴存储技术——尽管有些存储器有多“新”还有待讨论，因为它们已经问世一段时间了。路线图如下：

例如。Everspin目前已经制造了各种类型的MRAM，相变存储器（PC-RAM）已经被多家公司多次试用，而富士通多年来一直在生产FeRAM。

第一个例子是Adesto CBRAM（导电桥RAM），他详细介绍了第一代和第二代CB存储器之间的变化。

在结构上，桥层已经从银/锗硫化物变为基于碲的多层叠层，我认为它的温度敏感性不如银。

然后，他向我们展示了256-Mb EverSpin第二代STT-MRAM，它使用了DDR3格式的垂直-MTJ（磁性隧道结）技术。

作为结束演讲的3D-Xpoint幻灯片的引导，他提醒我们PC存储器已经存在了一段时间，我们已经从128 Mb、90nm工艺发展到16Gb、20nm工艺：

看来，至少在英特尔Optane版本的3D Xpoint中，存储器层次之间（即金属4和金属5之间）有虚拟存储块，它们没有驱动电路，所以电路区域与存储阵列区域不同。双stack存储单元也存在结构上的差异，在较低的单元中，似乎并没有存储层和选择层（尽管在这幅图像中有很多它们的阴影，但消失的可能是样本的虚像）。然而，中间的钨字线是明显分开的。

这两层的堆叠无疑会增加工艺的复杂性，因为我们必须将沉积、蚀刻和光学步骤加倍；在底层，字线位于堆栈的顶部，而顶层堆栈的底部有字线；而位线则相反。

在M4和M5之间添加存储层对这些层之间的通孔结构带来了其他挑战，需要更多的掩模层和相关的成本。上面的字线和位线实际上是从下面连接的，例如，位线有一个sub-via的堆栈，可以到达最高的位线层次。

在平面图中，它看起来同样复杂，所以这就提出了一个问题：如果我们想要的不仅仅是双堆叠结构，我们该怎么办？（BE/ME/TE 分别代表底部/中部/顶部电极。）

目前正在使用的是双重曝光，但当然也有可能使用四重曝光，甚至是EUV，或许是多堆叠或3D结构：

演讲就此结束。以上信息以及更多信息，都可通过TechInsight的Memory订阅获得。