當(dāng)初三星公司宣布自己將成為市場上首家推出“30nm級別“DDR3內(nèi)存芯片產(chǎn)品的公司時，UBM TechInsights網(wǎng)站的分析師便開始焦急地等待對這款產(chǎn)品的實物進(jìn)行分析的機(jī)會，如今他們終于得償所愿，得到了三星這款編號為 K4B2G0846D的芯片產(chǎn)品實物。話題的焦點基本聚集在驗證韓國人”30nm級別“的說法是否有理有據(jù)，他們的產(chǎn)品又是如何做到這點的這兩個問題上。
三星 K4B2G0846D 2Gbit DDR3 SDRAM芯片圖 當(dāng)然，目前廠商衡量節(jié)點關(guān)鍵尺寸的方法有很多種，有些廠商喜歡用柵極長度為節(jié)點制程的代號，而有些廠商如Intel則比較強調(diào)柵極距（pitch）的尺寸，此前臺積電的40nm工藝便曾經(jīng)引起過相當(dāng)?shù)臓幾h，因此判斷這個問題比較令人信服的方法應(yīng)該是全面考察這款芯片各部分結(jié)構(gòu)的尺寸，而不是僅僅關(guān)注產(chǎn)品中的某種尺寸參數(shù)是否滿足要求。 那么，采用這種分析方法來分析三星的這款最新內(nèi)存芯片產(chǎn)品，會得到什么樣的結(jié)果呢？為了更好地理解三星這款新產(chǎn)品，我們先來看一組該產(chǎn)品與其它幾款DDR3芯片產(chǎn)品的尺寸對比數(shù)據(jù)：
表 1: 不同廠家生產(chǎn)的不同節(jié)點制程內(nèi)存芯片產(chǎn)品的尺寸參數(shù)對比
Wordline/Bitline最簡要的原理說明圖
Pitch/Half pitch的最簡要原理說明圖 表中我們可以發(fā)現(xiàn)一個很有趣的情況，那就是各廠商產(chǎn)品中不同種類半節(jié)距尺寸的比值不盡相同，而且這些半節(jié)距尺寸與晶體管單元面積的比例關(guān)系也各有不同。比如三星公司的產(chǎn)品其淺槽隔離結(jié)構(gòu)的半節(jié)距尺寸比字線半節(jié)距尺寸明顯小一些，而鎂光公司的產(chǎn)品情況則恰好相反。 無論如何，芯片廠商升級制程的最終目的應(yīng)該是縮減單元晶體管的占地面積。從這點上看，三星目前的領(lǐng)先地位是比較明顯的。那么他們是如何做到這一點的呢？從上表中我們可以看到，三星各代產(chǎn)品通常會選擇將產(chǎn)品的單個特征尺寸進(jìn)行縮減，將淺槽隔離部分的特征尺寸減少如此多的數(shù)值在工程上而言其難度是相當(dāng)大的。 不過，稍微令我們失望的是，除此之外三星的這款新芯片在晶體管單元結(jié)構(gòu)方面并沒有發(fā)生多大變化，因此單元晶體管配置方面應(yīng)該仍然遵循6F2的架構(gòu)設(shè)計，盡管如此其晶體管單元面積仍可相對同樣來自三星的48nm產(chǎn)品減小38%，相比鎂光的42nm產(chǎn)品則縮減24%左右。 盡管我們對這款產(chǎn)品芯片字線半極距的測量數(shù)據(jù)顯示其尺寸規(guī)格是基于46nm的，但在淺槽隔離半節(jié)距方面則相比前代產(chǎn)品縮減了不少，因此我想如果我們說這款芯片產(chǎn)品基于30nm的說法應(yīng)該是可信的。然而，如果按傳統(tǒng)6F2架構(gòu)的計算方法，30nm制程便意味著其中的F值=30nm，這樣用2FX3F=(0.03umX2)X(0.03umX3)=0.0054平方微米， 算出來的這款30nm晶體管單元面積應(yīng)該要比我們實測的0.0085平方微米更小一些。 而按我們的測算結(jié)果，6F2中的F值應(yīng)該在37-38nm之間才比較符合其實際的晶體管單元面積，這樣便會在如何具體定義三星這款芯片的節(jié)點尺寸上發(fā)生一些爭議，我想這也許就是三星僅稱這款芯片是“30nm級別制程”的原因。究竟該如何具體定位這款產(chǎn)品節(jié)點制程的爭論雖然還會繼續(xù)，但三星這款芯片產(chǎn)品無疑在內(nèi)存芯片制程技術(shù)方面無疑是一次里程碑式的突破。
三星30nm級別制程DDR3內(nèi)存芯片剖面圖 從技術(shù)角度說，當(dāng)然還有除了這款芯片究竟該歸類成哪一級別節(jié)點制程之外的更多內(nèi)容可以值得我們關(guān)注。三星歷來都有在某種新制程技術(shù)即將成為必備技術(shù)之前提前啟用這些技術(shù)的傳統(tǒng)，那么這次他們是不是也啟用了什么新的制程技術(shù)呢？這一點就要視內(nèi)存業(yè)界的反響才能夠進(jìn)一步確切地判定了。 另外，我們從三星的文件中還發(fā)現(xiàn)，這款芯片產(chǎn)品的省電性能方面有顯著提升，可見除了尺寸縮減之外，三星應(yīng)該還在這款芯片中采用了另外一些新的制程技術(shù)。這樣，三星的這款產(chǎn)品便可以為其客戶節(jié)省大量電能損耗，同時又能縮減自己的內(nèi)部制造成本，當(dāng)然這種新制程能否真的實現(xiàn)這兩個目的則要看產(chǎn)品的后續(xù)銷售使用狀況而定。 |
