中科院专家原创40000字《DRAM芯片风云》专栏
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作者：二马路的冰
排版：RedCandy
出品：SOlab
深度好文，2006字=3分钟阅读
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DRAM英文全称为Dynamic Random Access Memory，中文名为动态随机存取存储器，广泛用做个人电脑、服务器和手机等电子设备的内存。自诞生之日起，DRAM一直是“芯片之王”，是最大宗（没有之一）的单一芯片产品。
2021年，全球芯片市场份额是5559亿美元，其中DRAM市场份额高达961亿美元，占比17.3%。
DRAM已经形成了三星电子（韩）、SK海力士（韩）、美光（美，纳斯达克：MU）三大巨头垄断的局面。三巨头共同占据了94%的DRAM市场份额。
2021年DRAM的市场份额   数据来源：IC Insights
三巨头的DRAM制程已经越过了1Xnm节点（16nm-19nm）、1Ynm节点（14nm-16nm)， 1Znm节点(12nm-14nm），开始进入1a节点（约13nm，1Znm的增强版），正在全力备战1b节点（约12nm，1a的增强版），瞄准1g节点（约11nm，1b的增强版）。
在1Znm节点，DRAM正式进入EUV光刻机时代。相比于193nm浸没式光学光刻机，EUV光刻机极大简化了制造流程，不仅可以大幅度提高光刻分辨率和DRAM性能，而且可以减少所使用的掩模数量，从而大幅度降低DRAM生产成本。
➢ 2020年3月，DRAM冠军三星电子率先在DRAM生产中引入EUV光刻机，在1Znm节点 DRAM 生产中，采用5次EUV光刻。
➢ 紧随其后，2021年2月，DRAM亚军SK海力士位于韩国首尔南部利川市的M16新厂竣工，在DRAM生产中引入EUV光刻机。
当前的先进DRAM生产已经大规模采用EUV光刻机   图源：ASML
➢ DRAM季军美国美光公司较为保守，动作较慢，预计到2024年，才在中国台湾地区的DRAM新厂生产中引入EUV光刻机。2021年，美光公司开始批量发货1a DRAM，落后于三星电子和SK海力士。
2022年11月1日，美光公司突然宣布，无需借助EUV光刻机，仍然采用原有的193nm浸没式光学光刻结合多重图形曝光技术，美光公司跨越了1Xnm、1Ynm、1Znm、1a四个节点，全球率先进入了1β节点。
作为世界上最先进的DRAM工艺节点，相比于1a DRAM，在16Gbit的容量下，1β DRAM的能效将提高15%，比特密度将提高35%以上！这些芯片将在日本广岛的美光晶圆厂大规模生产。
美光公司1β DRAM技术的合格样品将交付给选定的智能手机制造商和芯片组合作伙伴，并完成了批量生产准备。
1β DRAM将率先用在美光的LPDDR5X移动内存芯片上，最高传输速率将达到8.5Gb/s，在性能、比特密度和功耗效能方面都有显著的提高。1β DRAM将为智能手机提供了市场上最节能的存储技术，延长手机电池寿命。
美光公司宣布1β DRAM开始量产   图源：美光公司
美光公司宣称，除了移动通讯应用场景外，低延迟、低功耗、高性能的1β DRAM，对于智能车辆、数据中心的应用程序、实时服务、个性化和情境化体验至关重要。
基于1β DRAM的LPDDR5X不仅可以提高智能手机摄像头的启动、夜间模式和人像模式的速度和清晰度，还可以实现无抖动、高分辨率的8K视频录制和直观的手机视频编辑，将带来全面的市场优势。
今年，美光公司进展频频！   图源：美光公司
美光公司技术和产品执行副总裁斯科特德波尔（Scott DeBoer）表示：“我们的1β DRAM的推出标志着存储器创新的又一次飞跃，这是基于我们的独有专利，即多图案光刻技术结合前沿工艺技术和先进材料能力带来的”。
斯科特德波尔还宣称：“通过提供世界上最先进的DRAM技术，每片内存晶片的比特数比以往任何时候都要多，这一节点为从边缘计算到云计算的新一代数据丰富、智能和节能技术奠定了基础”。
材料架构技术创新是先进DRAM技术发展的重要途径。但是，值得注意的是，除了强调绕开EUV光刻机之外，并使用了该公司的第二代高K金属栅极之外，美光公司并未提及1β DRAM在材料架构技术创新方面的进展，特别是为每个位单元提供电容的介电层。该公司也没有说明其提供的1β DRAM的容量。
美光的全球首款232层NAND   图源：美光公司
今年以来，美光不断有惊人的进展！2022年7月，美光公司推出了全球首款232层NAND（存储器产品的亚军），领先其对手三星电子和SK海力士。
2022年10月，美光公司宣布，计划在未来20年或更长时间内投资1000多亿美元，在美国纽约州北部建立大型存储器生产工厂。美光公司首席执行官桑杰·梅罗特拉表示：“毫无疑问，如果没有CHIPS法案*，我们就不会有今天。”
（*注：CHIPS法案：2022年8月9日美国总统拜登签署的《2022年芯片与科学法案》）
但是，这些重大进展还没有引起股票市场的注意。近几年来，美光公司的股票股价是这样的。
美光公司的股票股价   图源：新浪财经
作为存储业界的老三，借助CHIPS法案的东风，美光公司有可能在未来几年登上老大的位置吗？让我们拭目以待。
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