摘要：NEO Semiconductor 再次宣布了一项新技术，希望彻底改变 DRAM 内存的状态。近日，该公司推出了两款新的 3D X-DRAM 电池设计，即 1T1C 和 3T0C。1 晶体管 1 电容器和 3 晶体管 0 电容器设计预计将于 2026 年生产概

一种旨在取代传统DRAM的改进型3D-NAND工艺。

NEO Semiconductor 再次宣布了一项新技术，希望彻底改变 DRAM 内存的状态。近日，该公司推出了两款新的 3D X-DRAM 电池设计，即 1T1C 和 3T0C。1 晶体管 1 电容器和 3 晶体管 0 电容器设计预计将于 2026 年生产概念验证测试芯片，容量将是普通 DRAM 模块的 10 倍。

基于 NEO 现有的 3D X-DRAM 技术，新单元被宣传为能够在单个模块上容纳 512 Gb （64 GB）;至少比目前市售的任何模块高出 10 倍。NEO 的测试模拟测量了 10 纳秒的读/写速度和超过 9 分钟的保留时间，这两者都是当前 DRAM 能力的前沿。

得益于基于铟镓锌氧化物 （IGZO） 的设计——一种晶体材料，以其在显示技术中的应用而闻名——1T1C 和 3T0C 单元可以像 3D NAND 一样构建：采用堆叠设计，在保持节能的同时提高容量和吞吐量。这些单元被设计为改进的 3D NAND 工艺，NEO 希望现有的 3D NAND 制造设施可以快速轻松地升级以制造新设计。

“随着 1T1C 和 3T0C 3D X-DRAM 的推出，我们正在重新定义内存技术的可能性，”NEO 首席执行官 Andy Hsu 说。这项创新突破了当今 DRAM 的扩展限制，使 NEO 成为下一代内存的领跑者。

1T1C 设计比 NEO 之前的创新更有可能成为真正的 DRAM 杀手，例如像 3D X-AI 技术这样更明显的小众技术，根据 NEO 的说法，它只在定制的 AI/HPC 机器中占有一席之地。

预计 NEO Semiconductor 将在本月的 IEEE IMW 上分享更多关于 1T1C、3T0C 及其其他 3D X-DRAM 和 3D NAND 系列的信息。随着基于 FeRAM 的 DRAM+ 等公司和技术也在努力成为 DRAM 技术的下一步，以及 SK 海力士等老牌供应商开发越来越大的标准 DRAM，3D X-DRAM 还有一场艰苦的战斗要打——尽管 512 Gb 模块的承诺非常引人注目。

可以确定的是，3D DRAM设计正在走向新的潮流。DRAM的进步一直依赖于缩放工艺，在每一代（制程）发展中不断缩小整体面积，而为了在单位面积上构建更多存储量，DRAM势必会跟随NAND向三维方向演进，走向3D，意味着在单位微米平方存储位数的增加同时，也实现了生产成本的下降。

而对于3D DRAM本身这一概念，也有两种截然不同的做法，其中一种就是如今最为火热的HBM，不过，HBM是堆叠芯片（stacked-die）存储器，并非是像3D NAND那样的单片3D芯片，其介于2D和3D之间，也有人将它划分进了2.5D的范畴。

至于真正的单片3D芯片，为了提高存储密度，需要减少单层DRAM芯片的单元面积，但垂直电容器导致层非常厚，堆叠困难，部分方案尝试将电容器水平放置，也有的方案彻底取消电容器，尽管距离商用还有相当距离，但不同厂商已经开始了自己的探索。日前，SK hynix提交了一份关于3D DRAM的研究论文，论文指出，SK海力士的五层堆叠的 3D DRAM 的生产良率达到了 56.1%。这意味着，在单个测试晶圆上制造的约 1,000 个 3D DRAM 中，生产出了约 561 个可行器件。实验中的 3D DRAM 显示出与目前使用的 2D DRAM 相似的特性，这一点在所提供的数据中也得到了强调。这是 SK hynix 首次披露其 3D DRAM 开发的具体数据和运行特性。

业内专家认为，这篇论文是一个重要的里程碑，表明SK hynix即将获得下一代DRAM的核心技术。

三星预计，DRAM产业将于2030年前将制程压缩至10nm以下，现有设计方案更难扩展。因此，很多厂商正在开发3D DRAM多种创新型设计，以提高內存性能。在此前的报道中三星已展示两项3D DRAM技术，包括垂直信道晶体管（Vertical Channel Transistor）和堆叠DRAM（Stacked DRAM）。相较传统晶体管结构，垂直信道晶体管将信道从水准变为垂直，大幅减少元件面积，但提升刻蚀精确度要求。

相较2D DRAM结构，堆叠DRAM可充分利用Z轴向空间，较小面积容纳更多存储单元，单晶片容纳提升至100G以上。有研究机构预计，3D DRAM市场发展，有望2028年达千亿美元规模。

而为了与其他內存制造商竞争，三星今年年初已经在美国硅谷设立新3D DRAM研发实验室，以开发先进內存。

美光在2019年就开始了3D DRAM的研究工作。截止2022年8月，美光已获得了30多项3D DRAM专利。相比之下，美光专利数量是三星和SK海力士这两家韩国芯片制造商的两三倍。

美光表示，3D DRAM正在被讨论作为继续扩展DRAM的下一步。为了实现3D DRAM，整个行业都在积极研究，从制造设备的开发、先进的ALD、选择性气相沉积、选择性蚀刻，再到架构的讨论。根据Yole资料，美光提交了与三星电子不同的3D DRAM专利申请，其方法是在不放置Cell的情况下改变晶体管和电容器的形状。

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来源：半导体产业纵横