[原创] 美光DRAM路线图深度解读

2019-07-02
11:14:08
来源: Sophie

[原创] 美光DRAM路线图深度解读

美光在本周早些时候与投资者和金融分析师召开的业绩电话会议上,表达了对其长期前景的信心,并表示随着未来几年各领域新应用的涌现,对其产品的需求强劲。该公司还概述了扩大产能和迅速转向更先进工艺技术的计划。

美光首席执行官Sanjay Mehrotra表示:“我们相信,受人工智能、自动驾驶汽车、5G和物联网等广泛长期趋势的推动,内存和存储的长期需求前景是不可抗拒的。”“新美光凭借创新的产品、反应性供应链以及与全球客户建立的良好关系,很好地利用了这些趋势。”

由于供过于求,近几个季度DRAM价格大幅下跌。为了降低成本,并为内存所需要的新应用程序做好准备,DRAM制造商正在积极转向更新的工艺技术。尽管他们承认需要平衡DRAM的供需,但实际上他们为扩大生产能力制定了积极的计划,因为他们需要为即将到来的制造技术提供更干净的空间。

在制造过程中,美光有一个积极的路线图,包括四个以上的10个nm级节点。该公司正在研究最终过渡到极端紫外光刻(EUVL)。尽管如此,该公司也在扩大其生产能力,为下一代应用程序生产下一代内存。该公司目前正在利用其最新工艺技术的成果,为客户端系统准备32 GB内存模块,为服务器准备64 GB调光器。

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32 GB和64 GB内存模块

本月早些时候,我们讨论了美光的16gb DDR4内存芯片,该芯片使用该公司第二代10 nm级制造工艺(也称为1Y nm)生产。这些DRAM设备已经在用于ADATA和Crucial的客户端系统的32 GB DDR4无缓冲DIMM原型中找到。内存模块将在不久的将来上市,不过目前还没有具体的上市日期。

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除了32 GB的UDIMMs客户端系统,美光还准备基于新的16 GB芯片的服务器级64 GB注册DIMM。对于服务器,使用基于16gb DRAM设备的64gb DRAM设备(使用先进的处理技术生产)意味着功耗的降低,考虑到现代机器使用大量内存,这一点应该很重要。这些模块的样品已经提供给客户进行鉴定,但还不完全清楚它们什么时候开始发货。

请记住,32 GB UDIMMs和64 GB RDIMMs(基于16 GB dram)是相当高的速率,美光的Crucial显然能够充分利用半独占产品。。

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日本和台湾的新产能

今年4月,为了应对DRAM和新工艺技术需求的增长,美光存储台湾公司(前身为Rexchip半导体)在台湾台中附近的园区破土动工,建造了新的无尘室。

台湾美光记忆体已经100%使用美光第一代10nm级制造技术(也称为1X nm)生产DRAM产品,并将在不久的将来直接进入第3代10nm级工艺(也称为1Z nm)。与此同时,美光去年在台中附近开设了一家新的测试和包装工厂,创建了全球唯一的垂直集成DRAM生产工厂之一。

此外,美光还宣布,计划斥资20亿美元在日本广岛附近的校园新建一间洁净室。据报道,新的生产能力将用于制造采用美光13纳米工艺技术的DRAM。

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激进的路线图

随着越来越难以扩展新的制造技术(无论是在工程方面还是在财务挑战方面),与所有DRAM制造商一样,美光将拥有多个10纳米级节点。除了今天使用的第一代和第二代10纳米级的工艺技术,鉴于现在面临不同的发展阶段,美光计划引入至少四个以上为10nm级的制造工艺:1Z,1 α,1 β和1 γ (希腊γ,不是y)。

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TechInsights的分析师表示,美光已经悄然开始使用其1Xnm工艺技术的die微缩版本的1Xs,这意味着美光10nm级的制造工艺的总数将超过6种。美光本身没有证实这一点,但它表示,它在所有的生产设施中都有研发人员,以确保最高产量(和其他属性),这可能意味着不同晶圆厂可能存在相同节点的变化。

目前,美光公司正在加大其用于制造各种产品的第二代10nm级制造工艺(即1Y nm),该工艺用于制造该公司的各种产品包括12 Gb LPDDR4X以及16 Gb DDR4存储器件。

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该公司的下一代1Z nm目前已获得美光客户的认可(他们正在测试使用该工艺生产的各种芯片),预计将在近期宣布,并且有望在自9月开始的美光的2020财年实现增长。该技术将用于生产16 Gb LPDDR5存储器件以及DDR5存储器件(根据TechInsights)。

1 z nm节点后,美光计划开始使用其1αnm制造技术,目前正在调整更高的收益,这意味着它是在它的后面的发展阶段。接着是美光的1βnm制造工艺,这是在早期发展阶段的。与此同时,该公司的工程师正在为其1γnm技术的可行架构寻找路径。

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到目前为止,该公司公布的所有10nm级节点都依赖于双重、三重或四重 patterning的深紫外光刻技术(DUVL)。美光相信,目前正在开发的所有10nm级工艺–1Z,1α,1β和1γnm – 在未来几年内具有成本效益和技术可行性。与此同时,请记住,多制版需要更多的工艺步骤,这使得生产周期更长,因此需要更多的光刻工具和洁净室空间来维持现有的产量(即,每月晶圆启动)。

按照目前每12个月一个新节点的速度,如果一切按计划进行,Micron的多 patterning.技术路线图将至少扩展到2023年(我在这里猜测!)请记住,每一项新的工艺技术都至少要使用三到四年,可以有把握地说,美光计划在未来许多年里使用多模式DUV技术。

与此同时,该公司承认,有严格的物理和成本挑战超出1βnm进程,浸没式光刻四重 patterning.也面临其在1 nm加工技术中的物理和经济限制。尽管如此,这个节点将给市场带来什么仍有待观察。

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Micron and EUV  美光和EUV

美光并没有说是否会在1γ  nm工艺后直奔EUV 。该公司正在评估ASML的Twinscan NXE步进扫描功能以及使用极紫外光刻技术生产所需的其他设备,并正在评估这些工具何时可用于制造DRAM。

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EUV不仅对逻辑有挑战,而且在均匀性和成本方面也对DRAM制造提出了挑战。Micron认为,目前EUV工具只有在发出高剂量的EUV辐射(在单一 patterning化的情况下)时才能保证可接受的均匀性,这会将晶圆成本增加到不可接受的水平。因此,美光公司没有立即使用EUV的计划,但它正密切关注其演变和发展。

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DRAM制造商采用EUVL工具很可能与逻辑生产商(台积电,三星代工(逻辑芯片的合约制造商,而不是DRAM制造商)的采用类似):最初的EUV设备将仅用于几层,随着工艺节点的增加,层数逐渐增加。ASML估计,对于DRAM,一个EUV层每月需要每100,000个晶圆启动1.5到2个EUV系统,因此,考虑到存储设备的容量,内存制造商将需要许多机器。

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有必要指出,晶圆厂必须为EUV设备做好准备,因为这些步进扫描系统的物理尺寸大于DUV工具。这就是为什么SK海力士正在京畿道利川附近建立一个独立的工厂(称为M16),这就是为EUV准备的。我们不知道美光的新洁净室是否可以用于下一代光刻设备。

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一些想法

就在几年前,美光在加工技术方面远远落后于竞争对手。今天,该公司仍然落后于三星,但似乎已经能够超越SK海力士。基于其新的路线图,该公司仍然积极推出基于DUV的节点,因此它将向感兴趣的各方提供具有竞争力的DDR和LPDDR设备。此外,DDR5的开发似乎在技术和制造过程方面都在走上正轨。

美光还在扩大其DRAM生产能力(下一代工艺和下一代存储器所需),因此假设其产品足够好,它将能够保持其市场份额。了解美光之后,我们知道美光更感兴趣的是利润丰厚的专业/颠覆性解决方案,而不是DRAM产品本身。

看起来有点令人不安的是,美光似乎对EUV光刻过于谨慎。根据最近的评论,该公司只是在评估技术,但(据我们所知)没有投资为EUV准备的洁净室。极紫外光刻并不是一个短期或中期的问题,但是看到美光如此害羞地谈论它有点奇怪。

总体而言,美光对DRAM市场的前景以及未来的竞争地位持乐观态度,预计各种新兴应用(自动驾驶汽车,AI / ML,物联网等)将被广泛采用。

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