DRAM 4F² 路線分歧:三星、SK 海力士衝刺,美光棄守續用 6F²

https://finance.biggo.com.tw/news/768e3550-8ec3-417e-8319-d02ad91ac099

三星電子、SK 海力士與中國長鑫存儲(CXMT)正加速推進下一代 DRAM 核心結構 4F² 的商用化,美光科技則以成本與製程複雜度為由,正式放棄導入 4F²,轉向延長 6F² 世代並改採晶圓鍵合與 3D 堆疊。三星以垂直通道電晶體搭配晶圓鍵合應戰,SK 海力士主打 4F² 垂直閘極平台,兩家均瞄準 2027 至 2028 年量產。長鑫存儲則繞開 EUV 管制,計畫年內將伺服器用 DDR5 RDIMM 送交客戶驗證。勝負關鍵預料落在良率與成本,NAND 領域長江儲存在中國市佔已超越三星,追趕態勢明顯。

被視為下一代 DRAM 關鍵門檻的「4F²(4F 平方)」記憶胞結構,讓全球記憶體三強的技術路線正面對撞。三星電子、SK 海力士與中國長鑫存儲(CXMT)正加速推進 4F² 商用化,美光科技則以成本與製程複雜度為由,正式放棄此結構,轉向延長既有 6F² 世代並改走 3D 堆疊。

美光於當地時間 21 日舉行技術線上研討會,公佈涵蓋未來十年記憶體開發路線的多世代藍圖,並明確表態不採用 4F²。發表資料寫道:「研究 4F² 已超過 20 年,但沒有可執行的微縮路徑。」擔任主講的總裁兼技術與產品長(CTPO)Scott DeBoer 更淡化 4F² 的密度優勢,稱其「某種程度上接近神話」。

DRAM 微縮的歷史,本質上就是縮小儲存 1 位元資料的最小單位「記憶胞」底面積的過程。記憶胞面積以最小線路線寬(F)的平方表示,自 2010 年代初期以來,歷經 10 奈米級第六代(1c)製程,十多年間一直維持 6F²(橫 3F×縱 2F)架構。4F² 是將電晶體垂直立起、把底面積壓縮到約三分之一的結構,但必須在向上聳立的電容器之間確保物理間距,是一大難題。

<thead></thead>
區分 4F² 策略 主要技術
三星電子 前瞻研究約 5 年,推進商用化 垂直通道電晶體(VCT)、IGZO、晶圓鍵合
SK 海力士 推進 4F² VG 平台 垂直閘極(VG)、晶圓鍵合、長期 3D DRAM
長鑫存儲 推動 4F² 伺服器 DRAM 提早商用 垂直閘極結構、12 吋晶圓級混合鍵合
美光 正式放棄 4F² 延長 6F²、晶圓鍵合、3D DRAM、垂直 HBM

三星電子的構想是雙軌並進:一方面精進垂直通道電晶體,同時研究氧化物半導體(IGZO)新材料;另一方面將記憶胞陣列晶圓與周邊電路(peri)晶圓分開製作、上下鍵合,以晶圓鍵合突破電容器的空間限制。SK 海力士則把「4F² VG(垂直閘極)平台」推到最前線。該公司去年公開結合 4F² VG 與晶圓鍵合的研究成果,提出 10 奈米以下製程藍圖,策略是先以 4F² VG 突破高密度、低功耗極限,長期再過渡到 3D DRAM。

中國長鑫存儲的動作也在加快。美國管制極紫外光(EUV)曝光設備,使其線寬微縮受阻,於是全力押注可用舊款氟化氬(ArF)設備縮小晶片面積的 4F² 轉換。該公司採用垂直閘極結構結合 12 吋晶圓級混合鍵合,將周邊邏輯電路與記憶胞陣列分開製作後再進行三維整合,藉此降低對 EUV 設備的依賴,同時把儲存密度拉高 30% 至 50%。長鑫存儲選定伺服器用 DDR5 RDIMM 作為首款 4F² 產品,計畫年內啟動客戶驗證,目前也已推出 LPDDR6 行動產品。
美光則改為 2027 年下半年在美國愛達荷州博伊西量產下一代 1δ DRAM,並在 6F² 系列後續節點 1ε 正式導入晶圓鍵合。在再下一代的 1ζ 與 1η 之間,美光正式安排 3D DRAM(3D1、3D2),同步探索高數值孔徑(High-NA)EUV 曝光設備與新材料,待經濟性到位即可投入商用產線。封裝方面,美光也新公開「垂直 HBM」,將記憶體直接堆疊在處理器上方,以混合鍵合接合。

業界解讀,美光這回是選擇避開被視為 2D 微縮最後一塊墊腳石的 4F² 正面對決,改以鍵合與 3D 堆疊先行改變遊戲規則。不過勝負終究要看良率與成本。韓國企業若能解決電容器間距與漏電流問題,並在 2027 至 2028 年前後成功量產 4F²,就有機會在成本競爭力與晶片密度上拉開與停留在 6F² 的美光差距;反之,若良率與成本控制失敗,恐背負龐大沉沒成本,讓對手迎頭趕上。

對材料、零組件與設備生態系的衝擊同樣不小。一旦三星與 SK 海力士的 4F² 路線成為主流,用於形成垂直結構的超精密原子層沉積(ALD)與極高深寬比(HAR)蝕刻設備將更形關鍵。進入 3D DRAM 時代後,重點將從縮小線寬轉向向上堆疊的沉積與蝕刻製程,設備業者的受惠範圍也隨之擴大。

中國業者的追趕也不限於 DRAM,在 NAND 領域同樣開始浮現。市調機構 Omdia 統計顯示,今年第 2 季全球 NAND 市場中,三星電子市佔為 28.1%,已從 2024 至 2025 年的 30% 以上滑落;長江儲存(YMTC)則從 2024 年的 8%,去年升至 10.7%,今年第 1 季 14.0%、第 2 季 14.2%,穩步擴張。以中國內需市場來看,第 2 季長江儲存以 38.7% 領先三星電子的 33.4%。對此,三星電子正推動中國西安第二廠轉產 286 層第九代(V9)NAND,SK 海力士則在孫公司 Solidigm 營運的大連廠加派設備,準備升級至 240 層以上產品。兩家公司均表示,投資是在遵守美國對中國設備出口管制的前提下,與美方協商進行。

市場反應相當直接。相關報導見刊的 21 日,韓國股市三星電子與 SK 海力士股價雙雙上漲約 6%。不過近期記憶體類股整體波動加劇,主因市場對人工智慧(AI)資本支出能否持續存疑,加上中國業者崛起與通膨復燃引發的升息憂慮交織。4F² 的路線選擇,已成為左右未來 DRAM 成本結構與高頻寬記憶體(HBM)世代交替主導權的變數,2027 年前後的量產成果,預料將是決定業界版圖的分水嶺。
文章分享
評分
評分
複製連結

今日熱門文章 網友點擊推薦!