长鑫存储导入高K金属栅极技术:推进1a级节点研发

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8月28日消息,中国DRAM制造商长鑫存储(CXMT)已在其DRAM晶体管中导入高K金属栅极(HKMG)技术。

这一材料和器件层面的升级,有望缓解制程微缩带来的漏电难题,并为向更先进的1a级DRAM节点演进奠定基础。

随着DRAM器件尺寸持续缩小,传统二氧化硅绝缘层因厚度过薄而逐渐失效,电子可通过量子隧穿效应直接穿透,引发漏电。

为此,长鑫存储采用氧化铪等高介电常数(高K)材料替代传统硅基绝缘层。“K”值代表材料的电荷存储和绝缘能力,氧化铪的介电常数远高于二氧化硅,能在相同电压下容纳更多电荷,并在保持有效绝缘的同时支持器件进一步微缩。

HKMG方案的另一个关键变化,是以定制化金属栅极堆叠取代传统多晶硅栅极,从而消除“多晶硅耗尽效应”带来的电学死区,提升器件效率。

对于DRAM阵列(每个存储单元由一晶体管一电容组成)而言,这一改进尤为重要。实际效益上,HKMG技术不仅可抑制漏电及无效发热,还能改善功耗、提升开关速度——金属栅极的切换速度优于多晶硅,为DRAM实现更高数据传输性能提供了可能。

据市场消息,长鑫存储正将该技术应用于G4代DRAM制程及LPDDR5X产品。业界认为其G4制程对应约1z级节点,HKMG的落地意味着公司正接近1a级节点。同时,长鑫存储还在开发下一代15nm级G5制程,工艺路线持续加速。

在高带宽内存(HBM)领域,长鑫存储已利用18nm级G3制程进入HBM2E风险生产阶段,基于G4制程的HBM3样品也已开始提供。此外,其DDR6内存芯片已完成研发验证,距离量产再近一步。

面对长鑫存储的快速推进,三星电子、SK海力士和美光等传统DRAM巨头正加紧布局更先进的D0a级亚10nm节点,并转向3D DRAM和4F?存储单元架构(通过垂直堆叠晶体管与电容,将单元面积压缩至最小特征尺寸平方的4倍),以保持技术领先。

除技术升级外,长鑫存储也在大幅扩充产能。当前月产能约20万片晶圆,目标年底前提升至30万片/月,其中HBM产能预计约5万片/月。公司在上海和合肥建设两座新工厂,建成后总月产能有望达到60万片。

据预测,长鑫存储可能在2030年前后于产量上超越美光;2026至2031年间,月产能预计每年增加约10万片,至2031年达80万片/月,较2024年增长超5倍。