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这项新技术或将颠覆DRAM产业格局

半导体行业观察  · 公众号  · 半导体  · 2016-10-17 08:53

正文



10月11日,Kilopass Technology宣布推出垂直分层晶闸管(Vertical Layered Thyristor)技术,简称VLT技术。据Kilopass首席执行官Charlie Cheng称,该技术集低成本、低功耗、高效率、易制造等诸多优点于一身,有可能颠覆目前的DRAM产业格局。

最适用于云计算/服务器市场的DRAM技术

Charlie Cheng指出,DRAM整体市场较为稳定,未来随着PC、手机等方面的市场需求萎缩,新的增长点将出现在云计算/服务器等市场领域。然而当前的DRAM技术用于该市场领域面临着功耗太高的问题。

当前DRAM技术的存储单元,基本的结构是1个晶体管搭配一个电容器(1T1C)。这种存储单元结构目前只能做到20nm工艺,受制于电容器的尺寸和电容量,DRAM的尺寸缩小再往下走非常困难。

同时,因为较小的晶体管带来更多的漏电流,且较小的电容器结构拥有更少的电容量,这将导致两次刷新之间的间隔时间必须缩短。由于刷新周期频率的加快,16Gb DDR DRAM中高达20%的原始带宽将丢失,这给多核/多线程服务器中的CPU带来负担,使CPU必须挤压每一点儿性能来保持系统竞争力。

对于在预计工作温度在37.5摄氏度下的手机、PC等市场领域,传统的DRAM技术功耗情况影响不大。但对于常年处于80摄氏度以上高温环境的服务器来说,功耗的降低至关重要。

Kilopass开发的VLT技术,则是通过垂直方式实现晶闸管架构,形成锁存,彻底摒弃了传统DRAM需要的电容。因此,不再需要刷新周期,也不存在漏电,性能利用率可以达到100%,同时可以清晰地区分开“0”和“1”的信号。

“与目前最主流的DRAM技术相比,VLT技术与现有的DDR标准兼容,可以将尺寸缩小近30%,待机功耗降低10倍,性能提高15%,晶圆光照加工步骤减少三分之一,成本降低45%。”

Charlie Cheng告诉记者。他表示,VLT采用的工艺技术与逻辑CMOS的工艺兼容,也不需要采用新的材料,对企业原有的制造产线并不需要进行太多的更改就可以生产基于VLT技术的DRAM产品,还可以利用模拟器软件调整技术和良率。

据了解,VLT存储单元的运行和器件测试已于2015年完成,一块完整的内存测试芯片已于5月份成功流片,早期芯片测试正在进行当中,新一代10nm技术的验证有望在2017年完成。

中国发展存储器产业的第二条路?

Charlie Cheng指出,VLT技术避开了传统DRAM制造中沟电容的制造,可以绕开目前DRAM存储器三大巨头的技术授权限制,对于急于发展自己存储器产业的中国来说具有特殊意义。

众所周知,存储器产业正成为中国半导体投资的重要方向。近两年以来,武汉新芯拟投资240亿美元打造国内集成电路存储器产业基地,福建省晋华存储器集成电路生产线项目一期投资额370亿元,还有紫光集团宣布收购武汉新芯大多数股权后改名为长江存储技术公司。

Charlie Cheng告诉记者,VLT技术虽然无法替代现有的DRAM技术,但可以成为中国发展DRAM存储器产业的第二条路径。与目前已有继续沿着传统DRAM技术的路线相比,VLT技术所需的投资额度不大,但已在20纳米至31纳米工艺上通过验证,是一条可行的自主性发展的技术道路。

“加上需要支付kilopass的授权费用和验证费用,大约投入100万美元就可以实现投产。”Charlie Cheng向记者透露。

当然,该技术也存在其局限性。VLT技术存储单元的读写方式,是Intel和美光所采用的XPoint的读写方式,只能靠发送的电压变化发生,这种读写方式是VLT技术推广实用时所会面临的很大挑战。

他表示,Kilopass会在全球各国中选择3~4家企业做授权,目前已有跟武汉方面做相关接洽。

据记者了解,Kilopass是一家来自于硅谷的知识产权(IP)产品提供商,其经营模式类似于ARM,依靠技术授权获利。其自主研发的嵌入式一次性可编程(OTP)技术在全球DRAM市场中已占据60%的份额。而对于VLT技术授权,Kilopass将采用对出货芯片抽成的方式。

附:中国DRAM布局

中国半导体扶植政策下,将选择一个省市设置本土的 DRAM 厂,据悉,目前有五个省市力求出线,北京与上海便是其二,这之中还有合肥,合肥政府 2014 年、2015 年动作频频,相继与包含联发科、Marvell、君正科技等在内的厂商,签署了 14 项与 25 项落户合肥的合作案,范围囊括 IC 设计、封装测试、晶圆制造、材料设备等项目,中国某大 PC 厂也积极在合肥投入,且据知情人士透露的消息,昔日在 DRAM 战场失势的尔必达前社长坂本幸雄,也在合肥活动,颇有力求东山再起之势。

除了资金与土地到位,技术、制程与产能也是中国发展 DRAM 产业的一大门槛,如何取得技术及人才,挟着庞大资金,并购成了最快的方式。台湾研发团队在品质与数量上,皆为全球数一数二,然而,碍于台湾法规,陆资直接或间接持股不得超过 30%,中国只好将目标转向美国等地技术较无那么先进的小厂,或在台湾未上市公司之间寻找可能的机会,近来业内也纷传,中国各省市负责高层频频来台亲自拜会这些公司,而与台湾关系良好的前尔必达社长坂本幸雄也传闻于合肥中出现拜访,也让人猜测坂本是否会藉这层关系让合肥在各省间取得更佳的竞争优势,甚至由坂本于台面下协助进行建厂的操盘,也是值得关注的点。

北京是中国 IC 重要应用市场,为中国电子产品主要的集散地,还有北京、清华大学以及中科院微电子中心等知识人才优势;而上海则有已逐步建立起 IC 产业链的中芯国际;合肥近年积极布局加以有坂本幸雄的支持,在有意争取 DRAM 建厂的地方中,除了武汉看起来进展受限,其余都具有出线的可能,还端赖地方首长在中央的政治力度。

鹿死谁手还未揭晓,但对整个 DRAM 产业的影响已可预见,产业人士评估,不计人才到位,光从建厂到试产就需两年以上的时间,估计中国将先切入技术较容易的 PC DRAM,至于近年成长快速的 Mobile DRAM 产能若要追上主流大厂,预估还要 5~10 年。

中国挟着丰沛资金、凭藉自身庞大的内需市场进军 DRAM 市场,真正的冲击或许在几年之后,全球半导体产业,准备好迎接中国的到来了吗?


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