經(jīng)過幾個月的漫長等待之后，三星電子(Samsung Electronics)采用極紫外(EUV)光刻技術(shù)的D1z DRAM終于量產(chǎn)了！

三星電子在今年稍早發(fā)表了號稱業(yè)界首創(chuàng)，同時分別采用氟化氬浸潤式微影(ArF-i)制程與EUV制程技術(shù)的D1z DRAM，而TechInsights很興奮地宣布，我們針對三星最新/最先進D1z DRAM的拆解分析有一些“新發(fā)現(xiàn)”，并確認了該技術(shù)的一些細節(jié)。

三星電子已經(jīng)開發(fā)了D1z 8Gb DDR4、D1z 12Gb LPDDR5與16Gb LPDDR5 DRAM組件，并號稱性能更高；我們發(fā)現(xiàn)后面兩款(LPDDR5)組件都應(yīng)用于三星在2021年1月剛上市的Galaxy S21 5G系列(包括S21 5G、S21+ 5G與S21 Untra 5G)智能型手機中。12Gb的LPDDR5芯片被應(yīng)用于Galaxy S21 Ultra 5G的SM-G998B/DS 12GB RAM，16Gb的LPDDR5芯片則可見于S21 5G與S21+ 5G的8GB RAM中。

在D1z技術(shù)節(jié)點部份，三星的D1z 12Gb LPDDR5比前一代的D1y 12Gb版本在產(chǎn)量上多了15%，設(shè)計規(guī)則(D/R)則從(前一代D1y制程) 17.1奈米，微縮至15.7奈米。整體裸晶尺寸也減少，從53.53mm2(D1y)縮小至43.98mm2(D1z)，新一代芯片比前一代約縮小18%。

表1：8Gb、12Gb與16Gb的三星D1y與D1z LPDDR5芯片比較。

三星電子標(biāo)記為K4L2E165YC的12Gb內(nèi)存芯片是利用最先進D1z技術(shù)結(jié)合EUV制程，而芯片標(biāo)記為K4L6E165YB的16Gb LPDDR DRAM芯片則是采用非EUV技術(shù)。三星似乎是在一開始同時開發(fā)在SNLP (storage node landing pad)/BLP (bit line pad)采用ArF-i與EUV兩種微影技術(shù)的D1z LPDDR5，現(xiàn)在則是全面以EUV SNLP/BLP微影生產(chǎn)D1z LPDDR5。

2019年底，三星發(fā)表了采用D1x EUV制程技術(shù)的100萬個模塊樣品，現(xiàn)在已經(jīng)針對全球DRAM產(chǎn)業(yè)與市場推出采用EUV制程技術(shù)的大量生產(chǎn)(HVM) DRAM產(chǎn)品。三星電子的D1z芯片應(yīng)該是在韓國平澤市(Pyeongtaek)的第二條生產(chǎn)線制造。

圖1：比較三星的DRAM儲存單元BLP圖案：(a)是不采用EUV制程技術(shù)的版本，(b)是采用EUV制程技術(shù)的版本。

在D1z 12Gb LPDDR5組件的制程整合上，三星電子只在一層光罩上采用EUV制程技術(shù)，單一SNLP (在內(nèi)存單元數(shù)組上)/BLP (在S/A感測放大器電路區(qū))的臨界尺寸(CD/pitch)約40奈米，S/A區(qū)域的BLP線寬為13.5奈米。

圖1顯示的是三星采用ArF-i微影技術(shù)的D1z 16Gb LPDDR5芯片(a)與采用EUV制程技術(shù)的D1z 12Gb LPDDR5芯片(b)的S/A BLP圖案比較。藉由利用EUV制程，在S/A區(qū)域的BLP線的邊緣粗糙度(edge roughness，LER)有所改善，可能也因此減少橋接/短路缺陷。

表2：D1z DRAM比一比：美光D1z LPDDR4 vs. 三星D1z LPDDR5。

比較來自美光(Micron)的D1z競爭產(chǎn)品(表2)，三星的內(nèi)存單元(0.00197μm2，美光為0.00204μm2)與D/R (三星為15.7奈米，美光為15.9奈米)尺寸更小。美光D1z p產(chǎn)品是在所有光罩步驟都采用ArF-i微影，可能在一段時間內(nèi)都不會采用EUV制程，包括D1α與D1β。

圖2：三星DRAM (從D3x到D1z)內(nèi)存單元尺寸變化趨勢。

三星從D3x到D1z的DRAM內(nèi)存單元尺寸與D/R趨勢變化分別如圖2與圖3所示。DRAM內(nèi)存單元與D/R微縮近年變得越來越艱難，但三星還是將D1z的D/R縮小到15.7奈米，比前一代D1y減少了8.2%。

圖3：三星DRAM (從D3x到D1z)設(shè)計規(guī)則變化趨勢。

三星將繼續(xù)為下一代DRAM產(chǎn)品增加采用EUV制程的光罩層數(shù)，像是預(yù)計2021年量產(chǎn)的D1a與2022年量產(chǎn)的D1b。
編輯：hfy