對(duì)于半導(dǎo)體器件而言，制程工藝的進(jìn)步將帶來(lái)效能提升和成本下降等多重利好，所以對(duì)于工藝制程向更小節(jié)點(diǎn)追求是整個(gè)行業(yè)的目標(biāo)。但隨著制程節(jié)點(diǎn)的逐步下探，縮小到一定的尺寸后，挑戰(zhàn)并不來(lái)自于幾何約束，而進(jìn)入到了更微觀的領(lǐng)域——因?yàn)殡姾傻某叽绫旧聿⒉粫?huì)改變，所以工藝制程到10nm以下后面臨的電荷積累的問(wèn)題尤為突出。而對(duì)于DRAM器件而言，縮放的難度比起CPU等更為困難，但美光于業(yè)界率先實(shí)現(xiàn)了DRAM工藝制程的突破，將DRAM節(jié)點(diǎn)躍進(jìn)到了第四代——1α。

近日，美光科技DRAM制程集成副總裁Thy Tran接受了多家國(guó)內(nèi)媒體采訪(fǎng)，為大家揭開(kāi)了1α 制程的神秘面紗。

1α 對(duì)應(yīng)多少納米？

說(shuō)到工藝制程，我們通常會(huì)用40nm、22nm、7nm等數(shù)字直接來(lái)表示，而在存儲(chǔ)行業(yè)，節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)間往往遵循類(lèi)似的規(guī)律。例如，在本世紀(jì)初我們處在180nm節(jié)點(diǎn)，大約十年前，我們達(dá)到了22nm節(jié)點(diǎn)。幾年前開(kāi)始，我們?cè)趦?nèi)存行業(yè)不再使用確切的數(shù)字，而是開(kāi)始使用1x、1y和1z之類(lèi)的術(shù)語(yǔ)。其原因很復(fù)雜，但很大程度上是因?yàn)榇_切的數(shù)字與性能沒(méi)有很好的相關(guān)性。電路結(jié)構(gòu)是三維的，使用線(xiàn)性的衡量方式并不適合。因此，每一個(gè)新字母都代表一個(gè)新的制程，表示性能有了很大的提高。

特別是對(duì)于DRAM，節(jié)點(diǎn)的名稱(chēng)通常對(duì)應(yīng)于最小特征尺寸，即內(nèi)存單元陣列激活區(qū)的“半間距”的尺寸。我們是從1x開(kāi)始的，但隨著節(jié)點(diǎn)的不斷縮小，要不斷命名下一節(jié)點(diǎn)，就達(dá)到了羅馬字母表的末尾。所以我們改用希臘字母alpha、beta、gamma等等。從1x到1y、1z和1α，這一尺寸變得越來(lái)越小。對(duì)于1α，可以將其視為10nm級(jí)別的第四代制程，其半間距在10nm到19nm之間。

實(shí)現(xiàn) 1α 制程的主要技術(shù)突破

成功實(shí)現(xiàn)1α 技術(shù)，需要大幅縮小位線(xiàn)和字線(xiàn)間距——可以說(shuō)是收縮網(wǎng)格。為此，我們比以前更積極地實(shí)施新制程。我們的創(chuàng)新和創(chuàng)舉無(wú)處不在：新材料，包括更好的導(dǎo)體、更好的絕緣體；用于沉積的新設(shè)備，修改或者有選擇地去除、蝕刻這些材料。間距的縮小反過(guò)來(lái)導(dǎo)致單位電容的大幅增加，這就需要通過(guò)創(chuàng)新來(lái)滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)和電氣要求。此外，我們還引入了先進(jìn)的工具和新穎的技術(shù)，使得圖案層之間能更好的對(duì)齊。所有這些創(chuàng)新都帶來(lái)了相互關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)和制程挑戰(zhàn)。

1α 制程如何提升終端產(chǎn)品體驗(yàn)

美光的創(chuàng)新帶來(lái)了業(yè)界功耗最低的移動(dòng)DRAM，與上一代1z美光移動(dòng)DRAM相比，實(shí)現(xiàn)了15%的節(jié)能。這使得5G移動(dòng)用戶(hù)可以在智能手機(jī)上進(jìn)行更多任務(wù)操作，而不會(huì)犧牲續(xù)航。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)橹悄?a target="_blank">手機(jī)的關(guān)鍵在于便攜性，盡管用戶(hù)希望手機(jī)能更快地執(zhí)行更多的任務(wù)，但也不愿意犧牲續(xù)航或外形尺寸。例如，有些手機(jī)現(xiàn)在可以同時(shí)用兩個(gè)攝像頭拍攝視頻。這對(duì)于像視頻博主這樣的人來(lái)說(shuō)很有用，他們可以只使用一臺(tái)設(shè)備同時(shí)攝錄周?chē)沫h(huán)境和自己。然而，同時(shí)錄制多個(gè)視頻意味著要處理的數(shù)據(jù)量增加一倍，功耗也會(huì)隨之增加一倍。如果為此續(xù)航會(huì)降低一半，或者手機(jī)要做得更大以容納更大的電池，用戶(hù)就不會(huì)覺(jué)得這一功能有什么用。在這種情況下，功耗降低15%為移動(dòng)用戶(hù)創(chuàng)造了對(duì)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)更友好的體驗(yàn)。

1α 制程還為PC市場(chǎng)提供了更節(jié)能的DDR4和LPDDR4解決方案，伴隨著越來(lái)越多的移動(dòng)辦公及遠(yuǎn)程辦公環(huán)境，筆記本電腦需要更長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間，節(jié)能則帶來(lái)了移動(dòng)性?xún)?yōu)勢(shì)。

低能耗對(duì)電動(dòng)汽車(chē)和自動(dòng)駕駛汽車(chē)尤其有利。隨著ADAS和AI等數(shù)據(jù)密集型汽車(chē)技術(shù)的興起，現(xiàn)代聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)目前運(yùn)行的代碼超過(guò)1億行，每秒需要進(jìn)行數(shù)百萬(wàn)億次的運(yùn)算，與數(shù)據(jù)中心的計(jì)算性能水平不相上下。這些汽車(chē)，或者稱(chēng)之為車(chē)輪上的數(shù)據(jù)中心，需要管理高性能計(jì)算，但不能讓司機(jī)不斷地為電動(dòng)汽車(chē)充電或者加油以滿(mǎn)足高耗電應(yīng)用需求——因此，1α DRAM的能效也將有助于降低能耗，幫助自動(dòng)駕駛汽車(chē)以更低的排放實(shí)現(xiàn)綠色交通的承諾。

汽車(chē)所需的密集計(jì)算和處理帶來(lái)的另一獨(dú)特挑戰(zhàn)是，所有的能量都會(huì)產(chǎn)生物理熱量。在數(shù)據(jù)中心，我們可以通過(guò)風(fēng)扇和水冷卻等方式來(lái)管理熱量，但在汽車(chē)中，熱量很難釋放出來(lái)。從用戶(hù)體驗(yàn)的角度來(lái)看，司機(jī)們不愿意聽(tīng)到車(chē)內(nèi)有嘈雜的風(fēng)扇聲，而且，對(duì)于成本敏感的汽車(chē)，水冷卻并不實(shí)用。通過(guò)降低能耗，我們的1α低功耗DRAM還將減少自動(dòng)駕駛汽車(chē)和智能汽車(chē)中多余的熱量，實(shí)現(xiàn)對(duì)駕駛員來(lái)說(shuō)更友好和更環(huán)保的體驗(yàn)。

前方大型”劇透“現(xiàn)場(chǎng)

美光的LPDDR5是目前市場(chǎng)上旗艦和高端手機(jī)使用的主要內(nèi)存產(chǎn)品之一。LPDRR5有助于實(shí)現(xiàn)最新技術(shù)，例如，4K及以上的高分辨率顯示和多攝像頭錄像等，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)全面的5G體驗(yàn)。我們還預(yù)計(jì)，一些PC制造商將在今年晚些時(shí)候開(kāi)始在高端筆記本電腦解決方案中采用LPDDR5。如今，汽車(chē)原始設(shè)備制造商也開(kāi)始基于LPDDR5設(shè)計(jì)汽車(chē)，這些車(chē)輛幾年后即可問(wèn)世。

基于 1α 節(jié)點(diǎn)制造的 LPDDR5 和 DDR5 產(chǎn)品

目前，美光正在面向運(yùn)算市場(chǎng)客戶(hù)生產(chǎn)基于1α節(jié)點(diǎn)的DDR4內(nèi)存，并在此節(jié)點(diǎn)上生產(chǎn)Crucial英睿達(dá)消費(fèi)級(jí)PC DRAM產(chǎn)品，同時(shí)為移動(dòng)客戶(hù)生產(chǎn)LPDDR4。在今年及以后的時(shí)間里，我們將繼續(xù)推出基于1α節(jié)點(diǎn)的其他產(chǎn)品，包括LPDDR5。

無(wú)論是用于手機(jī)還是汽車(chē)，1α DRAM的內(nèi)存密度提高了40%，這使得我們的客戶(hù)能夠?qū)⒏嗟臄?shù)據(jù)存放到更緊湊的空間中，為進(jìn)一步的性能提升釋放空間。智能手機(jī)和汽車(chē)的電子控制單元（ECU，內(nèi)存所在）的物理面積都非常小。對(duì)于汽車(chē)ECU來(lái)說(shuō)，每一代產(chǎn)品的內(nèi)存密度需求都會(huì)增加，而物理面積保持不變，在某些情況下甚至?xí)?。因此，密度更高?α DRAM將直接滿(mǎn)足不斷增長(zhǎng)的內(nèi)存需求?？梢灶A(yù)見(jiàn)，這些基于1α 制程打造的存儲(chǔ)產(chǎn)品會(huì)釋放各行業(yè)的創(chuàng)新動(dòng)能。

原文標(biāo)題：走進(jìn) 1α 制程 (1) | 1α 是多少納米？如何賦能終端產(chǎn)品？

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