作者：Jeongdong Choe TechInsights高级技术研究员

三大DRAM厂商三星、SK海力士、美光均已推出10nm级第三代DRAM存储技术（即D1Z）。TechInsights已经分析了三星和美光的D1Z DRAM技术，现在正深入研究SK海力士D1Z DRAM芯片。

SK海力士HMAA2GS6CJR8N-XN非ECC DDR4 SODIMM包括八个H5ANAG8NCJR-XNC DDR4组件，每个组件使用一个16Gb H5ANAG6NC芯片。该芯片使用SK海力士的D1Z DRAM技术，芯片尺寸为54.02 mm2，位密度为0.296 Gb/mm2，堪称市场迄今最高位密度。

SK海力士开发并商业化的D1Z DDR4产品绕开了远紫外光刻(EUV)技术，与美光所用战略一致。三星的D1X (TV)和D1Z (MP)则使用了EUV技术。SK海力士宣称，同等密度下功耗比前一代D1Y低约40%，因此新一代D1Z技术也可应用于低功耗移动DRAM和HBM3。

表 1. SK海力士、三星、美光16Gb DDR4芯片对比

与三星和美光制造的几款16Gb芯片相比，SK海力士新一代D1Z 16Gb DDR4芯片的位密度更高(0.296 Gb/mm2)，芯片尺寸堪称市场迄今最小(50.02 mm2)。例如，美光D1Z 16Gb DDR4芯片(Z32D)位密度为0.247 Gb/mm2。表1为SK海力士、三星、美光16Gb DDR4芯片对比。

图 1. SK海力士DRAM单元间距趋势；有源、WL和BL，三款10nm级（D1X、D1Y、D1Z）

就D1Z DRAM未密度而言，三星LPDDR5 D1Z DRAM芯片为0.273 Gb/mm2（12Gb芯片）及0.261 Gb/mm2（16Gb芯片），美光D1Z DRAM产品为0.247 Gb/mm2（Z32D DDR4芯片）和0.234 Gb/mm2（Z32M LPDDR4芯片）。
TechInsights见证了10nm级D1X和D1Y DRAM工艺和设计的创新技术，如准支柱电容结构和沟槽通道晶体管。鉴于新一代D1Z的功率效率提高、单元电容结构和工艺集成（包括可能的材料变化），我们会进行深入分析。

图 2. 三星、SK海力士和美光三款10nm级（D1X、D1Y、D1Z）产品的DRAM单元尺寸趋势

图1为SK海力士三款10nm级产品D1x、D1y和D1z的DRAM单元间距趋势。有源、WL和BL间距相比D1Y一代进一步缩小，Δ=2nm，使单元尺寸到达0.0020 µm2，比D1Y缩减约10%，比D1X一代缩减约20%。图2为三星、SK海力士、美光的DRAM单元尺寸趋势。SK海力士D1Z的D/R收缩比为0.96x，略高于三星和美光D1Z (0.92x)，高于SK海力士D1X (0.83x)和D1Y (0.94x)。虽然三大DRAM厂商的D1X和D1Y DRAM单元尺寸各不相同，但D1Z DRAM单元尺寸几乎一致。


三星、SK海力士和美光三款10nm级（D1X、D1Y、D1Z）产品的DRAM D/R收缩比趋势

我们对SK海力士的新D1Z技术进行了详细分析，包括结构、材料、工艺集成、芯片设计及外围电路设计等等。

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