對于半導體器件而言，制程工藝的進步將帶來效能提升和成本下降等多重利好，所以對于工藝制程向更小節(jié)點追求是整個行業(yè)的目標。但隨著制程節(jié)點的逐步下探，縮小到一定的尺寸后，挑戰(zhàn)并不來自于幾何約束，而進入到了更微觀的領域——因為電荷的尺寸本身并不會改變，所以工藝制程到10nm以下后面臨的電荷積累的問題尤為突出。而對于DRAM器件而言，縮放的難度比起CPU等更為困難，但美光于業(yè)界率先實現(xiàn)了DRAM工藝制程的突破，將DRAM節(jié)點躍進到了第四代——1α。

近日，美光科技DRAM制程集成副總裁Thy Tran接受了多家國內(nèi)媒體采訪，為大家揭開了1α 制程的神秘面紗。

1α 對應多少納米？

說到工藝制程，我們通常會用40nm、22nm、7nm等數(shù)字直接來表示，而在存儲行業(yè)，節(jié)點與節(jié)點間往往遵循類似的規(guī)律。例如，在本世紀初我們處在180nm節(jié)點，大約十年前，我們達到了22nm節(jié)點。幾年前開始，我們在內(nèi)存行業(yè)不再使用確切的數(shù)字，而是開始使用1x、1y和1z之類的術語。其原因很復雜，但很大程度上是因為確切的數(shù)字與性能沒有很好的相關性。電路結構是三維的，使用線性的衡量方式并不適合。因此，每一個新字母都代表一個新的制程，表示性能有了很大的提高。

特別是對于DRAM，節(jié)點的名稱通常對應于最小特征尺寸，即內(nèi)存單元陣列激活區(qū)的“半間距”的尺寸。我們是從1x開始的，但隨著節(jié)點的不斷縮小，要不斷命名下一節(jié)點，就達到了羅馬字母表的末尾。所以我們改用希臘字母alpha、beta、gamma等等。從1x到1y、1z和1α，這一尺寸變得越來越小。對于1α，可以將其視為10nm級別的第四代制程，其半間距在10nm到19nm之間。

實現(xiàn) 1α 制程的主要技術突破

成功實現(xiàn)1α 技術，需要大幅縮小位線和字線間距——可以說是收縮網(wǎng)格。為此，我們比以前更積極地實施新制程。我們的創(chuàng)新和創(chuàng)舉無處不在：新材料，包括更好的導體、更好的絕緣體；用于沉積的新設備，修改或者有選擇地去除、蝕刻這些材料。間距的縮小反過來導致單位電容的大幅增加，這就需要通過創(chuàng)新來滿足結構和電氣要求。此外，我們還引入了先進的工具和新穎的技術，使得圖案層之間能更好的對齊。所有這些創(chuàng)新都帶來了相互關聯(lián)的設計和制程挑戰(zhàn)。

1α 制程如何提升終端產(chǎn)品體驗

美光的創(chuàng)新帶來了業(yè)界功耗最低的移動DRAM，與上一代1z美光移動DRAM相比，實現(xiàn)了15%的節(jié)能。這使得5G移動用戶可以在智能手機上進行更多任務操作，而不會犧牲續(xù)航。這一點很重要，因為智能手機的關鍵在于便攜性，盡管用戶希望手機能更快地執(zhí)行更多的任務，但也不愿意犧牲續(xù)航或外形尺寸。例如，有些手機現(xiàn)在可以同時用兩個攝像頭拍攝視頻。這對于像視頻博主這樣的人來說很有用，他們可以只使用一臺設備同時攝錄周圍的環(huán)境和自己。然而，同時錄制多個視頻意味著要處理的數(shù)據(jù)量增加一倍，功耗也會隨之增加一倍。如果為此續(xù)航會降低一半，或者手機要做得更大以容納更大的電池，用戶就不會覺得這一功能有什么用。在這種情況下，功耗降低15%為移動用戶創(chuàng)造了對消費者來說更友好的體驗。

1α 制程還為PC市場提供了更節(jié)能的DDR4和LPDDR4解決方案，伴隨著越來越多的移動辦公及遠程辦公環(huán)境，筆記本電腦需要更長的續(xù)航時間，節(jié)能則帶來了移動性優(yōu)勢。

低能耗對電動汽車和自動駕駛汽車尤其有利。隨著ADAS和AI等數(shù)據(jù)密集型汽車技術的興起，現(xiàn)代聯(lián)網(wǎng)汽車目前運行的代碼超過1億行，每秒需要進行數(shù)百萬億次的運算，與數(shù)據(jù)中心的計算性能水平不相上下。這些汽車，或者稱之為車輪上的數(shù)據(jù)中心，需要管理高性能計算，但不能讓司機不斷地為電動汽車充電或者加油以滿足高耗電應用需求——因此，1α DRAM的能效也將有助于降低能耗，幫助自動駕駛汽車以更低的排放實現(xiàn)綠色交通的承諾。

汽車所需的密集計算和處理帶來的另一獨特挑戰(zhàn)是，所有的能量都會產(chǎn)生物理熱量。在數(shù)據(jù)中心，我們可以通過風扇和水冷卻等方式來管理熱量，但在汽車中，熱量很難釋放出來。從用戶體驗的角度來看，司機們不愿意聽到車內(nèi)有嘈雜的風扇聲，而且，對于成本敏感的汽車，水冷卻并不實用。通過降低能耗，我們的1α低功耗DRAM還將減少自動駕駛汽車和智能汽車中多余的熱量，實現(xiàn)對駕駛員來說更友好和更環(huán)保的體驗。

前方大型”劇透“現(xiàn)場

美光的LPDDR5是目前市場上旗艦和高端手機使用的主要內(nèi)存產(chǎn)品之一。LPDRR5有助于實現(xiàn)最新技術，例如，4K及以上的高分辨率顯示和多攝像頭錄像等，同時還可實現(xiàn)全面的5G體驗。我們還預計，一些PC制造商將在今年晚些時候開始在高端筆記本電腦解決方案中采用LPDDR5。如今，汽車原始設備制造商也開始基于LPDDR5設計汽車，這些車輛幾年后即可問世。

基于 1α 節(jié)點制造的 LPDDR5 和 DDR5 產(chǎn)品

目前，美光正在面向運算市場客戶生產(chǎn)基于1α節(jié)點的DDR4內(nèi)存，并在此節(jié)點上生產(chǎn)Crucial英睿達消費級PC DRAM產(chǎn)品，同時為移動客戶生產(chǎn)LPDDR4。在今年及以后的時間里，我們將繼續(xù)推出基于1α節(jié)點的其他產(chǎn)品，包括LPDDR5。

無論是用于手機還是汽車，1α DRAM的內(nèi)存密度提高了40%，這使得我們的客戶能夠將更多的數(shù)據(jù)存放到更緊湊的空間中，為進一步的性能提升釋放空間。智能手機和汽車的電子控制單元（ECU，內(nèi)存所在）的物理面積都非常小。對于汽車ECU來說，每一代產(chǎn)品的內(nèi)存密度需求都會增加，而物理面積保持不變，在某些情況下甚至會更小。因此，密度更高的1α DRAM將直接滿足不斷增長的內(nèi)存需求。可以預見，這些基于1α 制程打造的存儲產(chǎn)品會釋放各行業(yè)的創(chuàng)新動能。

原文標題：走進 1α 制程 (1) | 1α 是多少納米？如何賦能終端產(chǎn)品？

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