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三星称其已经在美国硅谷开设了一个新的内存研发（R&D）机构，专注于下一代3D DRAM芯片的开发。该机构将在设备解决方案部门美国分部（DSA）的硅谷总部之下运营，由三星设备解决方案部门首席技术官、半导体研发机构的主管Song Jae-hyeok领导。

全球最大的DRAM制造商

自1993年市场份额超过东芝以来，三星在随后的30年里，一直是全球最大的DRAM制造商，市场份额要明显高于其他厂商，但仍需要不断开发新的技术、新的产品，以保持他们在这一领域的优势。

三星去年9月推出了业界首款且容量最高的32 Gb DDR5 DRAM芯片，采用12nm级工艺打造，可生产出1TB的内存产品，巩固了三星在DRAM技术方面的领导地位。

Gb即兆位（G bit），是DRAM密度单位，与GB（G Byte）不同。一根内存条有多枚DRAM芯片，这些DRAM颗粒组合起来就是Rank（内存区块），大家常见的逻辑容量主要包括8GB、16GB、32GB这些，但也有128GB的服务器级内存，其中就使用了不等数量的DRAM芯片。

基于2013年全球首款3D垂直结构NAND（3D V-NAND）商业化的成功经验，三星也计划将3D结构用于DRAM。

在去年10月举行的「内存技术日」活动上，三星宣布计划在下一代10nm或更低的DRAM中引入新的3D结构，而不是现有的2D平面结构 —— 该计划旨在克服3D垂直结构缩小芯片面积的限制并提高性能，能将一颗芯片的容量增加100G以上。另外，三星去年在日本举行的「VLSI研讨会」上发表了一篇包含3D DRAM研究成果的论文，并展示了作为实际半导体实现的3D DRAM的详细图像。

分析师预计，3D DRAM市场将在未来几年快速增长，到2028年将达到1000亿美元。三星和其他主要内存芯片制造商正在激烈竞争，以引领这一快速增长的市场。

3D DRAM将是主要发展方向

目前，DRAM是具有单元密集排列在单个平面上的2D结构，芯片制造商通过缩小单元尺寸或间距来提高DRAM的性能。但随着线宽进入10nm范围后，即使是通过光刻EUV工艺也不足以为整个未来十年提供所需的位密度改进，新结构的DRAM商业化发展将成为必然，从现在起到未来的三到四年内，这将成为制造商们发展的主要方向，而不是一种选择。因此，3D DRAM已经被主要设备供应商和领先的DRAM制造商考虑作为长期扩展的潜在解决方案。

3D DRAM是将存储单元（Cell）堆叠至逻辑单元上方以实现在单位晶圆面积上产出上更多的产量，从这方面来说，3D DRAM可以有效解决平面DRAM最重要也最艰难的挑战，那就是储存电容的高深宽比。

储存电容的深宽比通常会随着组件工艺微缩而呈倍数增加，也就是说平面DRAM的工艺微缩会越来越困难。3D DRAM可以提高存储密度和性能，同时克服传统DRAM在电路线宽缩小后面临的电容器漏电和干扰等物理限制；还可以减少功耗和成本，提高可靠性和稳定性。

当前在存储器市场，能和DRAM“分庭抗礼”的NAND Flash早在2015年就已步入3D堆叠，并开始朝着100+层堆叠过渡，然而DRAM市场却仍处于探索阶段，为了使3D DRAM能够早日普及并量产，各大厂商和研究院所也在努力寻找突破技术。

DRAM市场竞争一直很激烈。三大DRAM制造商分别是三星、SK海力士和美光，它们在市场上占据主导地位。然而，与现有的DRAM市场不同，3D DRAM市场目前还没有绝对的领导者，因此快速的大规模生产技术发展是最重要的。此外，还必须及时应对因ChatGPT等人工智能（AI）市场需求增长而导致的对高性能和高容量存储半导体需求的增加。

HBM（High Bandwidth Memory，高带宽存储器）技术可以说是DRAM从传统2D向立体3D发展的主要代表产品，开启了DRAM 3D化道路。它主要是通过硅通孔（Through Silicon Via，简称“TSV”）技术进行芯片堆叠，以增加吞吐量并克服单一封装内带宽的限制，将数个DRAM裸片垂直堆叠，裸片之间用TVS技术连接。从技术角度看，HBM充分利用空间、缩小面积，正契合半导体行业小型化、集成化的发展趋势，并且突破了内存容量与带宽瓶颈，被视为新一代DRAM解决方案。

三星的3D DRAM方案

存储器行业正在通过增加同一区域的集成度来大力开发具有卓越性能的3D DRAM。据报道，三星已经开始开发一种躺着堆叠单元的技术：这是与HBM不同的概念，后者是通过将多个模具堆叠在一起产生的。

此外，三星还在考虑增加DRAM晶体管的栅极（电流门）和通道（电流路径）之间的接触面，当栅极和通道之间的接触面增加时，晶体管可以更精确地控制电流的流动。这意味着三面接触的FinFet技术和四面接触的Gate-all-around（GAA）技术可以用于DRAM生产。

据了解，美光和SK海力士也在考虑开发3D DRAM。美光提交了一份与三星不同的3D DRAM的专利申请，是在不铺设单元的情况下改变晶体管和电容器的形状。Applied Materials和Lam Research等全球半导体设备制造商也开始开发与3D DRAM有关的解决方案。

然而，由于开发新材料的困难和物理限制，3D DRAM的商业化还需要一些时间。业内人士预测，3D DRAM将在2025年左右问世。

关键词： 三星 内存 DRAM 芯片 美光