存储芯片厂商开启新一轮工艺竞争

三星电子12纳米级的16Gb DDR5 DRAM

近日，三星、SK海力士等DRAM厂商争相爆出有关第五代1bDRAM的最新研发进展，新一代产品在数据处理速度、功耗、耗电量等方面都有了显著提升，在移动设备、智能车辆、数据中心以及人工智能等领域的应用将更加广泛。英特尔、英伟达、AMD等厂商开始了新一轮的订购，存储厂商也将1bDRAM视为改善业绩的关键产品。同时，存储厂商开始了对下一代工艺节点1c的研发。有消息说，三星将跳过1bDRAM，直接研发1cDRAM。面向当前的1b竞争与未来的1c竞争，存储厂商已经开始暗中较劲。

1bDRAM研发如火如荼

一直以来，各大内存厂商将上一代DRAM芯片按照1X、1Y、1Z进行工艺区分，1Xnm工艺相当于16-19nm制程工艺、1Ynm相当于14-16nm制程工艺，1Znm工艺相当于12-14nm制程工艺。而新一代的1a、1b和1c则分别代表14-12nm、12-10nm以及10nm及以下制程工艺。

各大DRAM企业的研发进展图

SK海力士重点发力存储产品的运行速度。据悉，SK海力士已开始与英特尔一起验证其最新的Gen 5(1b)10nm服务器DDR5 DRAM，后续可与英特尔至强可扩展平台服务器处理器搭配使用。

SK海力士表示其最新的DDR5 DRAM速度可达6.4Gbps，与DDR5初期样品4.8Gbps相比，提高了33%。并声称该产品是市场上最快的DDR5芯片，在芯片上应用了高k金属栅极，采用EUV光刻技术，10nm工艺制程，与Gen 4(1a)相比，功耗降低了20%、处理速度提高14%。

SK海力士第五代10纳米级（1b）DDR5 DRAM

SK海力士副社长、DRAM研发负责人金锺焕表示，预期存储器市况将自2023年下半获得改善，SK海力士将以量产1b等业界最高水准的DRAM竞争力为基础，加速改善2023年下半业绩，并于2024年上半将最先进1b制程扩大到LPDDR5T、高带宽存储器HBM3E等领域。

三星则一如既往强调研发和技术领先性，宣布其采用12纳米级工艺技术的16Gb DDR5 DRAM已开始量产，并在最近与AMD完成了兼容性测试。三星表示，这款产品是业界最先进的高性能且低能耗的DDR5 DRAM。

据悉，该产品所取得的技术突破同样是采用了新的高介电（high-k）材料来增加电池电容，以及改进关键电路特性的专利设计技术来实现的。结合先进的多层EUV光刻技术，这款产品拥有三星最高的DDR5 Die密度，可使晶圆生产率提高20%，功耗有望节省约23%，最高支持7.2Gbps的运行速度，这意味着它可以在一秒钟内处理两部30GB超高清电影。为了抢占逐渐扩大的DDR5市场，三星计划从2023年开始批量生产，并向数据中心和人工智能等领域客户供货。

存储三巨头中，美光在1bDRAM的推出时间上占得先机，已经向智能手机制造商和芯片组的合作伙伴运送样品，还将在LPDDR5X内存上采用新的工艺技术，提供最高8.5Gbps速率。据了解，美光的1b工艺相当于15nm制程工艺。美光称，新工艺节点的能效提高约15%，位密度提高了35%以上，每颗芯片提供16Gb容量。

1cDRAM成为下半场竞争关键

虽然1b相比1a工艺在密度、性能、能效方面都有一定提升，但相比下一代工艺1c仍存在局限性。艾媒咨询CEO兼首席分析师张毅向《中国电子报》记者表示，相较于1a工艺节点，1b工艺节点的提升主要体现在功耗和性能方面。1bDRAM能够提供更低的功耗和更高的性能，同时也能够更好地适应新一代处理器的需求。然而，1bDRAM与1cDRAM相比，还存在一定的局限性，无法支持更高的容量和更快的速度。

美光的DRAM技术研发路线图

“1cDRAM确实有很大的潜力，但在实际应用中，需要考虑成本和技术难度，以及技术层级的迭代。”张毅说。

因此，业界认为1c工艺是DRAM接下来的竞争关键。赛迪顾问集成电路高级分析师杨俊刚认为，1bDRAM产品主要受存储市场萎靡影响，市场空间相对有限。预计存储市场在2023年底或2024年上半年开始反弹，按照DRAM市场技术迭代速度，市场复苏刚好迎来1cDRAM产品推出时间，所以1cDRAM产品成为市场复苏后各家竞争关键。

三星近期放出的消息也侧面应证了这一观点。三星为了扩大与竞争对手的技术差距，已经要求其研究人员停止或跳过1bDRAM的开发，新的目标是在今年6月前完成11纳米的第六代1cDRAM的开发。

各类存储芯片的工艺节点

半导体行业专家张先扬表示，因为SK海力士和美光已经量产1bDRAM，三星在研发1bDRAM的时候受到过阻碍，这让三星压力倍增。三星一直提倡在技术上领先于对方，为更好拉开与SK海力士和美光之间的差距，跳过研发进程将有利于其在下一阶段领先于竞争对手。

这也不是三星第一次选择跳过研发进程，此前，三星就放弃了28纳米DRAM的大规模生产，专注于生产25纳米DRAM。

张毅对三星的做法表示赞同：“1cDRAM具有更高的竞争力和更好的市场前景，1bDRAM已经被SK海力士和美光抢占了市场，三星选择跳过也是为了避免直接竞争。从长远来看，三星的决策可能是明智的，因为1cDRAM是下一代的主流产品。但对于三星而言，1cDRAM的技术成熟度与成本问题，都会影响客户的决策。”

目前来看，三星、SK海力士和美光都有在1cDRAM份额争夺战中拔得头筹的机会。三星在研发方面一直处于领先地位，SK海力士具有强大的生产能力和技术实力，而美光则具有独特的技术和设计优势，产品迭代形成产品稳定性。目前三家的研发进度都比较接近，未来的走势还需要时间和机遇的检验。