DRAM,開啓EUV的較量_風聞
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本文由半導體產業縱橫(ID:ICVIEWS)編譯自ChosunBiz
在競爭對手增強生產能力的同時,美光對EUV採取了謹慎的態度。
美光公司上個月推出了第六代DRAM的原型,成為存儲器半導體行業中第一個推出第六代DRAM的廠商,而美光公司的DRAM設計和製造工藝與三星電子和SK海力士有着明顯的區別,這有望成為三家公司在即將到來的量產競爭中勝負的關鍵因素。
EUV應用策略的差異
在第六代DRAM(D1c製程)的研發中,美光、三星電子和SK海力士呈現出截然不同的技術路線。美光采取“有限EUV”策略,僅在關鍵層使用極紫外光刻技術,其餘工序依賴成熟的氟化氬浸沒式(ArFi)設備和多重圖案化工藝。其核心邏輯是通過最小化先進設備的投入,利用現有產線加速量產進程。而三星電子作為EUV技術的最早採用者(2020年起),已在D1c製程中引入超過五層EUV工藝,並持續擴大應用範圍。SK海力士雖起步較晚(2021年首次應用),但計劃在下一代產品中追趕三星的EUV層數。
這種分化源於對技術風險與量產效率的不同權衡。美光認為當前EUV的穩定性不足,且設備購置與維護成本過高,尤其是在半導體市場週期性波動的背景下,輕資產策略更有利於快速響應需求變化。而三星和SK海力士則押注EUV的長期技術紅利,希望通過高密度製程實現性能突破,鞏固高端市場地位。
量產效率與良率的博弈
美光的保守策略可能帶來短期量產優勢。ArFi設備經過多年迭代,工藝成熟度較高,且無需應對EUV特有的技術挑戰(如光刻膠靈敏度、掩模缺陷控制等)。這使得美光能夠快速完成從原型到量產的過渡,尤其適合滿足中端市場的需求爆發。然而,多重圖案化技術需要重複光刻和蝕刻步驟,導致生產步驟增加約30%-50%,顯著推升複雜度和缺陷率。行業分析指出,當EUV應用超過三層時,傳統工藝的良率劣勢將加速顯現。
三星和SK海力士的EUV密集路線則面臨前期高投入的陣痛。三星為穩定EUV工藝,不僅配置了超過30台EUV設備(全球最大規模),還成立專項工作組,由前英特爾專家李尚勳主導光刻膠材料研發和光源優化。其內部數據顯示,通過改進掩模保護膜和缺陷檢測算法,近期EUV層良率已提升至85%以上。SK海力士則採取漸進式擴張,通過與美國應用材料公司合作開發混合式光刻方案,試圖平衡成本與性能。
市場格局重塑
三家公司的技術選擇將深刻影響未來存儲市場的競爭格局。美光的策略更適合中低密度DRAM市場,例如消費電子和邊緣計算設備,其快速量產能力可抓住物聯網、車載芯片等新興領域的增量需求。但若高端服務器和AI芯片市場持續擴張(這類場景需要更高帶寬和能效),三星和SK海力士的高EUV方案可能佔據制高點。
值得注意的是,EUV的規模化應用存在“學習曲線效應”。三星通過五年以上的技術積累,已建立覆蓋光刻膠、掩模、檢測設備的全鏈條優化體系。例如,其新型碳基光刻膠可將曝光速度提升40%,而動態劑量調節技術能補償晶圓表面的反射率差異。這些Know-how短期內難以被競爭對手複製。SK海力士則通過模塊化工藝設計,將EUV層集中在特定功能區域(如存儲單元陣列),降低整體工藝複雜度。
技術路線差異的背後,是供應鏈管理能力的較量。EUV設備的供應長期受限於ASML的產能(年產量約50台),且單台成本超過1.5億美元。三星憑藉與ASML的深度合作(包括聯合研發高NA EUV技術),優先獲得設備供應;而美光由於EUV部署較晚,可能面臨設備交付週期延長的風險。此外,EUV工藝需要配套的材料創新:三星與日本JSR合作開發金屬氧化物光刻膠,SK海力士則投資比利時IMEC研究院,推動掩模修復技術的突破。
在專利佈局層面,三星擁有超過2000項EUV相關專利,涵蓋光源穩定性、掩模清潔方法等關鍵技術節點。美光則側重多重圖案化的工藝優化專利,例如通過自對準四重圖案化(SAQP)實現20納米以下線寬控制。這種專利壁壘可能加劇行業的技術路徑依賴。
從長遠看,三大廠商的競爭將圍繞三個核心指標展開:單位芯片成本、能效比、工藝擴展性。美光的ArFi方案在28納米以上製程具有成本優勢,但隨着DRAM向10納米以下演進,其多重圖案化的邊際效益遞減。三星的EUV密集路線雖前期成本高,但製程微縮潛力更大——例如,五層EUV的應用可使芯片面積縮小15%,功耗降低20%,這對數據中心和AI加速器市場至關重要。
另一個變數在於新興存儲技術的衝擊。若存算一體(PIM)或3D堆疊DRAM成為主流,傳統制程競爭的重要性可能下降。三星已啓動GDDR7與HBM4的EUV集成研發,試圖將存儲與邏輯單元協同優化;而美光則投資CXL互聯技術,試圖通過架構創新彌補製程劣勢。這場競賽不僅是光刻技術的比拼,更是系統性技術生態的對抗。
存儲器半導體行業正進入技術路線分化的新階段。美光的策略體現對市場靈活性的追求,三星和SK海力士則彰顯技術領先的野心。短期內,不同策略可能在不同細分市場形成局部優勢;但長期來看,EUV技術的成熟度將決定高端市場的歸屬。值得關注的是,隨着ASML推出高數值孔徑(High-NA)EUV設備,製程微縮競賽可能再次加速,而三家公司的戰略選擇將塑造未來十年全球存儲產業的權力版圖。
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