繼去年三星電子(Samsung Electronics)開始量產1x奈米(nm;可能是18nm) DRAM產品(如DDR4、LPDDR4和LPDDR4X)後,美光科技(Micron Technology)跟著推出了採用1x nm製程節點的DDR4和LPDDR4元件。拆解分析機構TechInsights最近拆解這些元件並進行了詳細的分析。

美光科技的1x nm DRAM單元架構採用6F2單元設計。它利用帶有島型交錯主動層圖案的鞍型塊狀鰭片(即所謂的FinET)、具有凹槽通道的埋入式金屬字線、直線型位元線以及蜂巢狀圓柱形單元電容等。

Micron DRAM teardown 美光1x nm DDR4 DRAM裸晶尺寸為58.48mm2,LPDDR4為52.77 mm2(來源:TechInsights)

相較於以2y nm (可能為20 nm)製程製造的晶片,其主動層和位元線圖案的形狀不同。DDR4元件上的焊墊置於晶片中央成為一排。

美光1x nm DDR4 DRAM裸晶的尺寸較相同8Gb記憶體密度的2y nm裸晶縮小了大約18.3%。 1x nm LPDDR4裸晶則較2y nm裸晶縮小17.14%。

因此,DDR4裸晶的位元密度為0.137Gb/mm2,增加了11.4%。1x nm LPDDR4裸晶的位元密度為0.152Gb/mm2,較先前的2y nm元件更高約60%,如下圖所示。

Micron DRAM teardown 美光2x、2y和1x奈米DRAM裸晶的尺寸和位元密度趨勢

相形之下,三星的1x nm DRAM (包括DDR4和LPDDR4X)位元密度為0.189Gb/mm2。這意味著美光的1x nm LPDDR4裸晶由於單元尺寸較大,使其位元密度比三星的更低約20%。

在美光的3x、2x和2y DRAM單元設計中,字元線間距是三項關鍵尺寸(主動層、字元線和位元線間距)中最小的。然而,在其1x nm DRAM上,美光科技採用間距最小的主動圖案,這與三星和海力士(SK Hynix)的DRAM作法相同。

相較於2y nm DRAM單元設計,美光1x nm單元的主動層和位元線間距分別減少了40%和13%,而字元線間距則增加了20%,如下所示。美光的1x主動間距與三星的非常類似,但其1x字元線和位元線間距則較三星的大。

Micron DRAM teardown 美光3x、2x、2y和1x 奈米DRAM的單元間距趨勢

因此,由於間距改變的結果,美光的6F2單元尺寸並未較其2y nm單元縮小。此外,美光1x nm DRAM單元尺寸也比三星1x nm DRAM單元尺寸更大29%。

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編譯:Susan Hong

(參考原文:Micron’s 1x DRAMs Examined,by Jeongdong Choe, TechInsights)