在最近的IEEE國際可靠性物理研討會上，SK海力士分享了其近期和未來的技術目標愿景。SK海力士認為，通過將層數(shù)增加到600層以上，可以繼續(xù)提高3DNAND的容量。此外，該公司有信心借助極紫外（EUV）光刻技術將DRAM技術擴展到10nm以下，以及將內(nèi)存和邏輯芯片整合到同一個設備中，以應對不斷增加的工作負載。

SK海力士首席執(zhí)行官李錫熙說：“我們正在改進DRAM和NAND各個領域的技術發(fā)展所需的材料和設計結(jié)構，并逐步解決可靠性問題。如果以此為基礎，并取得創(chuàng)新，將來有可能實現(xiàn)10nm以下的DRAM工藝和堆疊600層以上的NAND。”

3DNAND未來將達到600層以上

歷史的經(jīng)驗早已證明，3DNAND無論是在性能還是在可拓展方面，都是一種非常高效的體系結(jié)構，因此，SK海力士將在未來幾年繼續(xù)使用它。早在2020年12月，SK海力士就推出了具有1.6Gbps接口的176層3DNAND存儲器，且已經(jīng)開始和SSD控制器制造商一起開發(fā)512GB的176層存儲芯片，預計在2022年會基于新型3DNAND存儲器進行驅(qū)動。

就在幾年前，該公司認為可以將3DNAND擴展到500層左右，但是現(xiàn)在它已經(jīng)有信心可以在不久的將來將其擴展到600層以上。隨著層數(shù)的增加，SK海力士以及其他3DNAND生產(chǎn)商不得不讓每一層變得更薄，NAND單元更小，并引入新的電介質(zhì)材料來保持均勻電荷，從而保持可靠性。

SK海力士已經(jīng)是原子層沉積領域的領導者之一，因此其下一個目標是實現(xiàn)高深寬比（A/R）接觸（HARC）刻蝕技術。同樣，對于600層以上的3DNAND，可能還需要學會如何將多層晶圓堆疊起來。

行業(yè)何時才能有600層以上的3DNAND設備以及如此驚人的層數(shù)將帶來的多大的容量，SK海力士沒有給出具體預測，不過該公司僅憑借176層技術就已經(jīng)著眼于1TB的產(chǎn)品，因此600層以上的產(chǎn)品容量將是巨大的。

DRAM的未來：EUV低于10nm

與美光科技不同，SK海力士認為采用EUV光刻技術是保持DRAM性能不斷提高，同時提高存儲芯片容量、控制功耗最直接的方法。借助DDR5，該公司不得不推出容量超過16GB的存儲設備，數(shù)據(jù)傳輸速率可達6400GT/s，這些存儲設備將堆疊在一起以構建大容量的DRAM。

由于未來的存儲器產(chǎn)品必須滿足高性能、高容量以及低功耗等要求，因此先進的制造技術變得更加重要。為了成功實施EUV技術，SK海力士正在開發(fā)用于穩(wěn)定EUV圖案和缺陷管理的新材料和光刻膠。另外，該公司正在尋求新的電池結(jié)構，同時通過使用由高介電常數(shù)材料制成更薄的的電介質(zhì)來保持其電容。

值得注意的是，SK海力士現(xiàn)在也在尋找減少“用于互連的金屬”電阻的方法，這表明DRAM晶體管的尺寸已經(jīng)變得非常小，以至于其觸點將成為瓶頸。借助EUV，晶體管將縮小尺寸，提升性能并降低功耗，接觸電阻將成為10nm以下的瓶頸。不同的芯片生廠商用不同的方式來解決這一問題：英特爾決定使用鈷代替鎢，而臺積電和三星則選擇了選擇性鎢沉積工藝。SK海力士未詳細說明其抗接觸電阻的方法，只是表明正在尋求下一代電極和絕緣材料并引入新工藝。

融合處理和內(nèi)存的近內(nèi)存處理

除了使DRAM速度更快并提高容量外，SK海力士還期待融合內(nèi)存和處理技術。如今，用于超級計算機的尖端處理器使用通過插入器連接到它們的高帶寬（HBM），SK海力士將此概念稱之為PNM（近內(nèi)存處理），并斷言下一步將是處理器和內(nèi)存存在于單個封裝中的PIM（內(nèi)存中處理），而該公司最終將尋找CIM（內(nèi)存中計算），將CPU和內(nèi)存集成到一起。

SK海力士的CIM在很大程度上與今年2月推出的三星PIM（內(nèi)存處理）概念相似，并可能滿足HJEDEC定義的工業(yè)標準。三星的HBM-PIM將以300MHz運行的32個支持FP16的可編程計算單元（PCU）嵌入到4GB內(nèi)存裸片中。可以使用常規(guī)存儲命令控制PCU，并執(zhí)行一些基本計算。三星聲稱其HBM-PIM內(nèi)存已經(jīng)在領先的AI解決方案提供商的AI加速器中進行了試驗，該技術可以使用DRAM制造工藝制造，對于不需要高精度但可以從數(shù)量眾多的簡化內(nèi)核中受益的AI和其他工作負載意義重大。

目前尚不清楚SK海力士是否將根據(jù)三星提出的即將發(fā)布的JEDEC標準實施CIM，或者采用專有技術，但可以確定的是，全球最大的DRAM制造商對融合的存儲器和邏輯設備都抱有相似的愿景。

邏輯和內(nèi)存的融合對于利基應用非常有意義，同時，還有更多常見的應用程序可以從內(nèi)存，存儲和處理器更緊密的集成中受益。為此，SK海力士正在開發(fā)緊密集成異構計算互連封裝技術，這些封裝包含處理IP、DRAM、NAND、微機電系統(tǒng)（MEMS）、射頻識別（RFID）和各種傳感器。不過，該公司尚未提供許多詳細信息。

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