MICRON Inside 1α:世界上最先进的DRAM技术

MICRON最近宣布，我们正在发货使用全球最先进的DRAM工艺制造的存储芯片。这个过程被神秘地称为“1α”（1-alpha）。这是什么意思，有多神奇？

芯片制造的历史是缩小电路，在芯片上安装更多的晶体管和存储单元。60年前，第一批芯片有肉眼可见的部件晶体管等。现在这些相同的组件只有几纳米宽。小了十亿倍！

小晶体管开关速度快，能源少，纯规模经济，制造成本低。跳转到MICRON最新的技术节点——顺便说一下，它是当今世界上最先进的——也不例外。在性能、功率效率和制造成本方面提供了重大改进。

试想，如果汽车以相同的速度改进。眨眼间每小时可以以0英里的速度行驶到60英里，可以用几滴燃料环绕地球。

现在做筹码，说的有点委婉，很复杂。制造现代芯片需要一千多个单独的工艺和测量步骤——这些步骤几乎完美。这些步骤是在由数百家专业公司制造的称为工具的机器上执行的，使用超纯材料，在巨大的洁净室中进行，其中空气中的颗粒比月球上的空气中的颗粒少。

由于这种复杂性，该行业倾向于从节点到节点遵循类似的节奏。MICRON将这些“节点”中的每一个都称为“节点”，并通过芯片上最小的特征来指代它们。例如，本世纪初，MICRON在180纳米(nm)节。大约十年前，MICRON处于 22nm 节点。

但几年前，记忆界发生了一件有趣的事情。MICRON不再谈准确的数字，而是开始使用像1x、1y、1z这样的术语。特别是对于DRAM来说，节点的名称对应于存储单元阵列中有源区域的一半节距——半节距——尺寸。至于1α，随着MICRON从 1x 纳米到 1y、1z 和 1α，这个尺寸变得越来越小。MICRON从1x开始，但随着MICRON继续缩小并命名下一个节点，MICRON到达了罗马字母表的最后。这就是希腊字母alpha、beta、gamma等的原因。

透视尺寸。

MICRON在这里讲的有多小？

芯片是用300毫米直径的硅片制成的，一次几百个。每个芯片或“芯片”大约有指甲盖那么大。

现在想象死亡，成为足球场那么大。向下伸手，拔出草叶。把它切成两半，然后切成两半。

它是晶体管，是典型的存储芯片上80亿的存储器之一。

雕刻的限制。

令人惊讶的是，几十年来，半导体行业一直在做这样的事情，每年或每两年缩小设备。MICRON很擅长。实际上，MICRON知道如何铺设只有一层原子厚的材料薄膜，而且MICRON蚀刻-选择性去除-材料的能力也不会落后。那么，现在有什么区别呢？

最困难的挑战可能是定义晶圆上的电路图案。第一部分叫光刻(用光写在石头上！)的双曲馀弦值。的双曲馀弦值。的双曲馀弦值。类似于数字摄影过程类似，其中光线通过照片的小透明版照射到感光纸上。在MICRON的例子中，MICRON使用公交车大小的机器，通过放置在称为光口罩的透明石英方块上的图案照射深紫外线。但是原理是一样的。

问题是物理学之一。多亏了被称为瑞利标准或衍射极限的东西，应该不可能投射出比使用的光波长一半左右的特征图像。只是，不能产生足够锐利的光束来制作正确的图案。在MICRON的例子中，波长为193nm，因此MICRON在衍射极限以下工作。简化到物理学家会不由自主地抽搐的地步，这就像尝试使用 4 英寸画笔写 10 点文本。

有一种新型光刻工具使用更小、波长为 13.5 纳米的极紫外光 (EUV)，但由于多种复杂原因，MICRON认为它尚未准备好迎接黄金时间。原因之一是波长太短以至于光线无法穿过玻璃，因此传统的光学镜头不起作用。15 年前，人们认为 EUV 光刻已为 32nm 节点做好准备。EUV的时代即将到来，但它并不是MICRON钰的正确解决方案。

欺骗瑞利准则。

MICRON使用多种技术来绕过衍射极限。第一个是修改光掩模上的图案，以“欺骗”光线，使其成为锐利的小特征。现在的技术状态被称为计算雕刻，使用大量的处理能力，有效地从晶片所需的图案逆向工程掩模图案。

第二个是利用水比空气衍射光少的事实，并将晶片暴露在水下！这并不像听起来那么戏剧化。MICRON实际上用一滴水代替了最终透镜和晶片表面之间的常见气隙。这种方法使MICRON低于 40 纳米——这是一项巨大的改进，也是一项巨大的合作工程努力的结果，但并非一路顺利。

多重图案的魔力。

分辨率的解决方案是添加一系列非光刻步骤，将一个“大”特征神奇地变成前两个然后四个特征，每个特征都是原始尺寸的四分之一。坦率地说，这太棒了。虽然同时进行了很多不同的方法，但是不能指出MICRON是第一家使用双模式开发闪存的公司，早在2007年，这是由于MICRON自己的Gurtej的创业性工作Singh Sandhu，现在是MICRON探路集团的高级研究员(只有4人之一，这是专属俱乐部)。

过于简单化，基本思想是使用步进器创造牺牲特征，用不同的材料涂抹这些特征的侧面，去除原始牺牲特征。看-两个半尺寸的功能！重复这个过程，MICRON有1α的大小四个特征。

冲洗并重复。

现在MICRON知道，MICRON可以准确地图案所需的微小特征，但是距离完整的芯片还有很长的路要走，更不用说大量生产了。MICRON只做了一层特征轮廓，每个芯片都有几十层。MICRON非常自豪的一件事就是，MICRON可以把每一个新层与之前的层对齐，MICRON称之为叠层。做到这一点完全正确是发挥整个事情的关键。

然后MICRON必须将模式转换成功能电路设备，例如控制读取和写入数据的晶体管以及可以存储代表 1 和 0 的电荷的又高又瘦的电容器。这个过程意味着精确控制材料成分以及这些材料的机械和电气特性，并且每次都完全一样。

MICRON不仅整合了MICRON自己的创新，而且利用了MICRON供应商合作伙伴的进步。MICRON到处采用最新的最佳技术:新材料(如更好的导体和更好的绝缘体)和用于沉积、修正或选择性去除或蚀刻的新机器。名单很长，这些都要合作。

MICRON已经把制造工厂(称为fabs)发展成人工智能驱动的高度自动化奇迹。就像我之前提到的那样，制造现代芯片需要在晶圆厂内走一千多步和几百里。每一步骤都必须完美。

半导体制造不像制造汽车。不能返回和修复以前引进的缺陷。任何缺陷都埋在后层下面。成功的关键是数据和从这些数据中获得的洞察力。数十万个传感器的数据涌入MICRON，10个PB的制造执行系统。MICRON每天通过检测系统提供超过100万张图片，使用深度学习，在出现问题之前发现问题。芯片制造可能是地球上最复杂的人类工程。

深圳市立维创展科技有限公司，以库存MICRON高可靠性内存颗粒芯片和工业级内存条为特色产品优势。欢迎咨询合作。

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