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据曝料,今年底合肥长鑫的产能就有可能超过7万片晶圆/月,这意味着他们未来有望超越南亚成为全球第四大DRAM芯片厂。此外,预计长鑫存储将在2021年推出17nm工艺DRAM芯片。

根据TrendForce公布的2020年二季度全球DRAM内存芯片市场数据显示,三星、SK海力士、美光这前三家DRAM大厂占据了全球市场94.6%的份额。排名第四的则是南亚科技,市场份额仅3.2%,其他的厂商份额均不到1%。

显然,在内存芯片市场,头部的三家大厂已经形成了强势的垄断地位,留给其他厂商的空间非常小。

长鑫存储冲击全球第四大DRAM厂商:17nm明年上马

不过,目前国产DRAM厂商合肥长鑫的产能正在快速拉升,预计今年底合肥长鑫的产能就有可能超过7万片晶圆/月。

根据了解到的信息显示,目前南亚科技的DRAM产能大约在7.1万片/月。这也使得合肥长鑫有望挑战南亚科技成为全球第四大DRAM厂商。当然,这只是从产能上来看,毕竟产能不等于实际出货。

资料显示,目前长鑫量产的主要是19nm工艺的DDR4/LPDDR4/LPDDR4X芯片,获得了光威、威刚科技、江波龙FORESEE等存储品牌厂商的采用。

不过,在DRAM技术上,长鑫存储相比三星等一线DRAM厂商的技术要落后2-3年时间,所以快速提升技术水平也是长鑫存储在DRAM市场站稳脚跟的关键。

长鑫存储冲击全球第四大DRAM厂商:17nm明年上马

根据今年7月初,安徽省发布的《重点领域补短板产品和关键技术攻关任务揭榜工作方案》文件显示,希望2-3年内解决一些关键技术瓶颈,其中在内存技术方面,要求推进低功耗高速率LPDDR5 DRAM产品开发,要面向中高端移动、平板及消费类产品DRAM存储芯片自主可控需求,研发先进低功耗高速率LPDDR5 产品并实现产业化,依托DRAM 17nm及以下工艺,攻关高速接口技术、Bank Group架构设计技术、低功耗电源(电压)技术、片内纠错编码(On-Die ECC)技术,完成低功耗高速率LPDDR5 DRAM产品开发。

而目前国内已经实现量产的DRAM内存芯片的国产厂商只有长鑫存储,而且长鑫存储也正是位于安徽省会合肥的企业,显然,这份文件上所提出的内存技术攻关要求,也正是针对长鑫存储提出的。

而根据最新的信息显示,长鑫预计将在2021年完成17nm工艺DRAM芯片的研发,看来长鑫存储的进度正在进一步加快。

长鑫存储冲击全球第四大DRAM厂商:17nm明年上马

此前曝光的长鑫存储的路线图也显示,接下来将会推出,基于10G3工艺的DDR4/LPDDR4x和DDR5/LPDDR5,还将推出基于10G5工艺的DDR5/LPDDR5以及GDDR6。这里的10G3工艺应该指的就是17nm工艺。

此外,在专利布局上,长鑫存储拥有奇梦达留下的1000多万份关于DRAM技术文件及2.8TB数据,这也是长鑫存储最初的技术来源之一。

长鑫存储冲击全球第四大DRAM厂商:17nm明年上马

去年12月,长鑫存储与加拿大公司Quarterhill Inc.旗下的Wi-LAN Inc.联合宣布,就原内存制造商奇梦达开发的DRAM内存专利,长鑫存储与WiLAN全资子公司Polaris Innovations Limited达成专利许可协议和专利采购协议。依据专利许可协议,长鑫存储从Polaris获得了大量DRAM技术专利的实施许可,而这些专利来自Polaris于2015年6月从奇梦达母公司英飞凌购得的专利组合。

今年4月,长鑫存储又与美国半导体公司Rambus Inc.(“蓝铂世”)签署了专利许可协议,获得了大量的DRAM技术专利。根据双方的协议,长鑫存储从蓝铂世获得了大量DRAM技术专利的实施许可。

除了收购大量DRAM技术专利之外,长鑫存储通过自主研发也储备了很多的DRAM技术专利。

长鑫存储冲击全球第四大DRAM厂商:17nm明年上马

这里特别需要指出的是,奇梦达的DRAM技术主要以沟槽式DRAM技术为主,而当前美光、三星等DRAM大厂都采用的是堆栈式技术。

在DRAM的制造中以电容定义的方法区分,主要分为堆栈式(Stack)和深沟槽式(Trench)电容器两大类型。沟槽式DRAM的电容在栅极下方,堆栈式DRAM的电容器则在栅极上方,是这两种DRAM最大的差异。

在沟槽式DRAM的制造中,必须先在基板蚀刻出沟槽,然后在沟槽中沉积出介电层,以形成电容器,然后在电容器上方再制造出栅极,构成完整的DRAM Cell。

沟槽式DRAM工艺最大的技术挑战有三点:一是随着制程工艺的持续推进,线宽越来越细,沟槽的宽深比跟着增加,如何蚀刻出这种沟槽,是相当大的技术挑战;其次,在进行沉积工艺时,由于沟槽的开口越来越细,要在沟槽里面沉积足够的介电材料,形成容值够高的电容器,也越来越难;第三,随着采用埋入式字线结构的动态随机存储芯片的制程微缩,字线的结构也在不断缩小,同时电子迁移率衰减和饱和速度限制了驱动电流的提高,器件性能的改善变得非常困难。

相较之下,堆栈式DRAM则没有上述问题。因此随着工艺节点越往前推进,沟槽式DRAM的采用者越来越少。这也意味着长鑫存储的DRAM工艺节点由目前的19nm推进到17nm甚至更先进的制程就必须要解决这些问题。

值得注意的是,此前曝光的信息显示,长鑫存储已经申请一项名为“半导体存储器件结构及其制作方法”的发明专利(申请号:201711440259.8)。该发明提供了一种半导体存储器件结构及其制作方法,用于解决现有技术中动态随机存储(DRAM)芯片性能的改善越趋困难的问题。

长鑫存储冲击全球第四大DRAM厂商:17nm明年上马

据介绍,该发明设计的半导体存储器件的结构中,是将两条埋入式字线结构分别设置在锗硅弛豫层填充沟槽内的有源区中,通过这种设计弛豫侧壁会对其内的有源区产生应力,以提高沟道内部电子的迁移率,进而提高器件性能。同时在本发明中还巧妙的设计了锗硅渐变缓冲层及锗硅弛豫层的锗硅比例,可以有效提高锗硅弛豫层的质量,并藉以提高外延硅外延层的生长质量。

可以说,长鑫存储在继承了奇梦达的沟槽式DRAM技术的同时,也进行了新的技术创新和改进,有效克服了现有沟槽式DRAM技术中的种种缺点,并且使该DRAM具高度产业利用价值。

根据资料显示,合肥长鑫集成电路制造基地项目总投资超过2200亿元,选址位于合肥空港经济示范区,占地面积约15.2平方公里,由长鑫12吋存储器晶圆制造基地(以下简称“基地”)、空港集成电路配套产业园、空港国际小镇三个片区组成。

其中,长鑫12吋存储器晶圆制造基地项目是中国大陆第一个投入量产的DRAM设计制造一体化项目,也是安徽省单体投资最大的工业项目,总投资约1500亿元;空港集成电路配套产业园,位于基地以西,总投资超过200亿元;合肥空港国际小镇位于基地以北,规划土地面积9.2平方公里,规划总建筑面积420万平方米,总投资约500亿元。

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