對于半導體器件而言，制程工藝的進步將帶來效能提升和成本下降等多重利好，所以對于工藝制程向更小節(jié)點追求是整個行業(yè)的目標。但隨著制程節(jié)點的逐步下探，縮小到一定的尺寸后，挑戰(zhàn)并不來自于幾何約束，而進入到了更微觀的領(lǐng)域——因為電荷的尺寸本身并不會改變，所以工藝制程到10nm以下后面臨的電荷積累的問題尤為突出。而對于DRAM器件而言，縮放的難度比起CPU等更為困難，但美光于業(yè)界率先實現(xiàn)了DRAM工藝制程的突破，將DRAM節(jié)點躍進到了第四代——1α。

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

1α 對應(yīng)多少納米？

說到工藝制程，我們通常會用40nm、22nm、7nm等數(shù)字直接來表示，而在存儲行業(yè)，節(jié)點與節(jié)點間往往遵循類似的規(guī)律。例如，在本世紀初我們處在180nm節(jié)點，大約十年前，我們達到了22nm節(jié)點。幾年前開始，我們在內(nèi)存行業(yè)不再使用確切的數(shù)字，而是開始使用1x、1y和1z之類的術(shù)語。其原因很復雜，但很大程度上是因為確切的數(shù)字與性能沒有很好的相關(guān)性。電路結(jié)構(gòu)是三維的，使用線性的衡量方式并不適合。因此，每一個新字母都代表一個新的制程，表示性能有了很大的提高。

特別是對于DRAM，節(jié)點的名稱通常對應(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開始的，但隨著節(jié)點的不斷縮小，要不斷命名下一節(jié)點，就達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，這一尺寸變得越來越小。對于1α，可以將其視為10nm級別的第四代制程，其半間距在10nm到19nm之間。

實現(xiàn) 1α 制程的主要技術(shù)突破

成功實現(xiàn)1α 技術(shù)，需要大幅縮小位線和字線間距——可以說是收縮網(wǎng)格。為此，我們比以前更積極地實施新制程。我們的創(chuàng)新和創(chuàng)舉無處不在：新材料，包括更好的導體、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。間距的縮小反過來導致單位電容的大幅增加，這就需要通過創(chuàng)新來滿足結(jié)構(gòu)和電氣要求。此外，我們還引入了先進的工具和新穎的技術(shù)，使得圖案層之間能更好的對齊。所有這些創(chuàng)新都帶來了相互關(guān)聯(lián)的設(shè)計和制程挑戰(zhàn)。

1α 制程如何提升終端產(chǎn)品體驗

美光的創(chuàng)新帶來了業(yè)界功耗最低的移動DRAM，與上一代1z美光移動DRAM相比，實現(xiàn)了15%的節(jié)能。這使得5G移動用戶可以在智能手機上進行更多任務(wù)操作，而不會犧牲續(xù)航。這一點很重要，因為智能手機的關(guān)鍵在于便攜性，盡管用戶希望手機能更快地執(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，有些手機現(xiàn)在可以同時用兩個攝像頭拍攝視頻。這對于像視頻博主這樣的人來說很有用，他們可以只使用一臺設(shè)備同時攝錄周圍的環(huán)境和自己。然而，同時錄制多個視頻意味著要處理的數(shù)據(jù)量增加一倍，功耗也會隨之增加一倍。如果為此續(xù)航會降低一半，或者手機要做得更大以容納更大的電池，用戶就不會覺得這一功能有什么用。在這種情況下，功耗降低15%為移動用戶創(chuàng)造了對消費者來說更友好的體驗。

1α 制程還為PC市場提供了更節(jié)能的DDR4和LPDDR4解決方案，伴隨著越來越多的移動辦公及遠程辦公環(huán)境，筆記本電腦需要更長的續(xù)航時間，節(jié)能則帶來了移動性優(yōu)勢。

低能耗對電動汽車和自動駕駛汽車尤其有利。隨著ADAS和AI等數(shù)據(jù)密集型汽車技術(shù)的興起，現(xiàn)代聯(lián)網(wǎng)汽車目前運行的代碼超過1億行，每秒需要進行數(shù)百萬億次的運算，與數(shù)據(jù)中心的計算性能水平不相上下。這些汽車，或者稱之為車輪上的數(shù)據(jù)中心，需要管理高性能計算，但不能讓司機不斷地為電動汽車充電或者加油以滿足高耗電應(yīng)用需求——因此，1α DRAM的能效也將有助于降低能耗，幫助自動駕駛汽車以更低的排放實現(xiàn)綠色交通的承諾。

汽車所需的密集計算和處理帶來的另一獨特挑戰(zhàn)是，所有的能量都會產(chǎn)生物理熱量。在數(shù)據(jù)中心，我們可以通過風扇和水冷卻等方式來管理熱量，但在汽車中，熱量很難釋放出來。從用戶體驗的角度來看，司機們不愿意聽到車內(nèi)有嘈雜的風扇聲，而且，對于成本敏感的汽車，水冷卻并不實用。通過降低能耗，我們的1α低功耗DRAM還將減少自動駕駛汽車和智能汽車中多余的熱量，實現(xiàn)對駕駛員來說更友好和更環(huán)保的體驗。

前方大型”劇透“現(xiàn)場

美光的LPDDR5是目前市場上旗艦和高端手機使用的主要內(nèi)存產(chǎn)品之一。LPDRR5有助于實現(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，同時還可實現(xiàn)全面的5G體驗。我們還預(yù)計，一些PC制造商將在今年晚些時候開始在高端筆記本電腦解決方案中采用LPDDR5。如今，汽車原始設(shè)備制造商也開始基于LPDDR5設(shè)計汽車，這些車輛幾年后即可問世。

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

目前，美光正在面向運算市場客戶生產(chǎn)基于1α節(jié)點的DDR4內(nèi)存，并在此節(jié)點上生產(chǎn)Crucial英睿達消費級PC DRAM產(chǎn)品，同時為移動客戶生產(chǎn)LPDDR4。在今年及以后的時間里，我們將繼續(xù)推出基于1α節(jié)點的其他產(chǎn)品，包括LPDDR5。

無論是用于手機還是汽車，1α DRAM的內(nèi)存密度提高了40%，這使得我們的客戶能夠?qū)⒏嗟臄?shù)據(jù)存放到更緊湊的空間中，為進一步的性能提升釋放空間。智能手機和汽車的電子控制單元（ECU，內(nèi)存所在）的物理面積都非常小。對于汽車ECU來說，每一代產(chǎn)品的內(nèi)存密度需求都會增加，而物理面積保持不變，在某些情況下甚至會更小。因此，密度更高的1α DRAM將直接滿足不斷增長的內(nèi)存需求。可以預(yù)見，這些基于1α 制程打造的存儲產(chǎn)品會釋放各行業(yè)的創(chuàng)新動能。

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

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