看技术新变化:VLT将变局DRAM市场秩序?

日期: 2016-11-01 作者:李冠楠 来源:TechTarget中国

2016年10月12日,在“中国集成电路设计业2016年会暨长沙集成电路产业创新发展高峰论坛”上,半导体嵌入式非易失性存储器(eNVM)知识产权(IP)产品提供商Kilopass Technology展出了新一代的基于垂直分层晶闸管(Vertical Layered Thyristor, VLT)技术的DRAM架构。在当前DRAM技术发展放缓以及制造工艺面临停滞的背景下,垂直分层晶闸管(VLT)存储器技术在DRAM制造工艺、成本、功耗以及性能上的推进具有突破性和创新性意义。

当前DRAM技术陷发展困局

IC Insights在2015年发布的一份报告显示,从2014年到2019年间的DRAM市场复合年均增长率(CAGR)为9%,该数据表明DRAM市场的增长速度快于整个芯片市场的增长。

根据摩尔定律,当前这一代20nm DRAM应继续迁移至20 nm以下的工艺,以提供更高性能、更低功耗、更小成本。但受限于电容尺寸无法进一步缩小,DRAM技术自2010年以来已经放缓了向前发展的步伐,更有研究预测,DRAM将停滞于10nm以上的工艺止步不前。

技术突破是偶然 也是必然

面对当前DRAM领域的1T1C技术困境(当前DRAM技术的存储单元基于1个晶体管搭配1个电容,这种存储单元尺寸很难进一步缩小),垂直分层晶闸管(Vertical Layered Thyristor, VLT)技术基于CMOS工艺,成功破除了电容带来的种种限制,为DRAM技术发展开辟了新的路径。

晶闸管是一种结构复杂的电子器件,在电学上等效于一对交叉耦合的双极型晶体管。由于锁存的形成,这种结构非常适合存储器;与当前基于电容的DRAM相比,晶闸管内存不需要刷新。

Kilopass的VLT通过垂直方式实现晶闸管架构,从而使存储单元更加紧凑。紧凑的结构加上所需的物理器件,构造出制造工艺简单的交叉点内存,这将带来一项与DDR标准兼容,并且比当前顶尖的20纳米DRAM制造成本低45%的新技术。

此外,因为VLT不需要复杂且高功耗的刷新周期,基于VLT的DDR4 DRAM将待机功耗降低了10倍,可降低到50fA/bit以下,且仍将性能提高15%。最为关键的是,VLT避开了传统DRAM制造中最大的挑战,即沟电容的制造,从而规避了相关的专利冲突,这具有重要意义。

谈到关于此次技术突破的细节,Kilopass首席执行官Charlie Cheng表示该技术创新是一个偶然,并不清楚业界之前未能突破的原因。据了解,晶闸管于20世纪50年代被发明,之前人们曾屡次尝试将其应用于SRAM市场,但都未能成功。从另一种意义上说,技术创新推动产业向前发展,是偶然,也是一种必然。

新技术给市场带来的变数:打破OR平衡?

当前DRAM市场格局分明,三星(Samsung)、海力士(SK Hynix)和美光(Micron)三家企业共同占有超过90%的市场份额。伴随整个市场正在经历由以PC为主体向以移动式内存为主体的变迁,一个新的增长亮点出现在服务器领域,资料显示,2016年服务器市场年增长与移动市场持平。数据显示,由服务器/云计算需求推动的DRAM市场总额达到500亿美元。

国家战略层面,国务院于2014年6月颁布了《国家集成电路产业发展推进纲要》,要实现集成电路行业产值从2015年3500亿人民币以年均20%的增速达到2020年约8700亿人民币的目标。集成电路是我国进口最大宗产品,存储器是我国集成电路最大宗产品。我们看到,存储器产业正成为中国半导体投资的重要方向。近两年内,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,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。

基于国内集成电路发展形势,Charlie Cheng表示,VLT技术有机会成为中国发展DRAM存储器产业的第二条路径。据了解,Kilopass将在全球各国中选择3~4家企业进行授权且筛选原则将有意平衡全球市场,那么综合全球市场环境考量,该公司将很有可能选择一家中国企业授权。而有消息称,该公司曾跟武汉方面接触。

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李冠楠
李冠楠

TechTarget中国存储组主编。

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