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各位頭條的朋友們,大家好,我是老清。
韓國(guó)存儲(chǔ)芯片巨頭的安穩(wěn)覺,這回算是徹底被咱們中國(guó)企業(yè)給攪黃了。
要是擱在幾年前,韓國(guó)媒體提到國(guó)產(chǎn)內(nèi)存,那基本都是鼻孔朝天,明里暗里嘲諷咱們只能在低端市場(chǎng)里撿漏。
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可各位去看看最近的韓國(guó)報(bào)紙,口風(fēng)全變了。
咱們明明連最頂級(jí)的EUV光刻機(jī)都買不到,到底是靠著什么神仙級(jí)別的微操,能讓高高在上的韓國(guó)同行如此破防?
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今天老清就和大家把這張掀翻行業(yè)桌子的技術(shù)底牌扒個(gè)干干凈凈。
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在這個(gè)半導(dǎo)體廝殺極其慘烈的時(shí)代,內(nèi)存芯片的顆粒制程早就卷到了10納米這個(gè)極為微觀的級(jí)別,甚至還在繼續(xù)往下試探物理極限。
在這個(gè)賽道里玩,單靠以前那種DUV光刻機(jī)早就力不從心了,必須得有EUV這種國(guó)寶級(jí)的設(shè)備來挑大梁。
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這也就是為什么從2025年開始,三星和SK海力士這兩大巨頭跟瘋了一樣在全世界到處搶購(gòu)EUV光刻機(jī)。
有專業(yè)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)過,三星手里攥著的EUV光刻機(jī)累計(jì)采購(gòu)量已超過50臺(tái),SK海力士也達(dá)到了20余臺(tái)——當(dāng)然,這個(gè)數(shù)字是多年累計(jì)的總量,并非全部都可直接投入最先進(jìn)制程的產(chǎn)能,但依舊能看出兩家巨頭在設(shè)備儲(chǔ)備上的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。這筆賬算到咱們合肥長(zhǎng)鑫頭上就非常殘酷了。
在買不到EUV、只能依靠傳統(tǒng)DUV光刻機(jī)的現(xiàn)實(shí)條件下,15納米的制程節(jié)點(diǎn)基本就碰到了難以逾越的物理高墻。
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中國(guó)工程師的骨子里從來沒有坐以待斃這種習(xí)慣,設(shè)備被卡了脖子,咱們就從工藝底層去找破局的口子。
長(zhǎng)鑫這次直接祭出了兩套核心的組合拳,一套是多重曝光技術(shù),另一套就是真正把韓國(guó)人嚇出冷汗的鍵合DRAM工藝布局。
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多重曝光其實(shí)好理解,就是用現(xiàn)有的DUV光刻機(jī),配合極度復(fù)雜的算法和多塊掩模版,在一塊晶圓上來回地精雕細(xì)琢。
這就好比用一把稍微粗點(diǎn)的刻刀,多費(fèi)點(diǎn)功夫硬生生刻出更細(xì)致的紋理。這招頂多算是爭(zhēng)取時(shí)間的防守動(dòng)作,真正讓韓國(guó)業(yè)界感覺到壓力的是那個(gè)顛覆常理的鍵合DRAM工藝方向。
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要弄懂這個(gè),老清得先給大家科普一下傳統(tǒng)內(nèi)存芯片的憋屈結(jié)構(gòu)。
以前的DRAM芯片其實(shí)就分兩大塊,一部分是專門用來存放數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)陣列電容,另一部分是負(fù)責(zé)下達(dá)指令、指揮調(diào)度的外圍電路。
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長(zhǎng)久以來,這兩大部件就像是合租的室友,全都平鋪在同一塊晶圓板子上。
這種傳統(tǒng)的平房布局存在三個(gè)要命的軟肋。第一點(diǎn)就是太浪費(fèi)產(chǎn)能,想提升存儲(chǔ)性能就得用極其昂貴的EUV去雕刻存儲(chǔ)陣列,可外圍電路挨在旁邊也得跟著被EUV洗禮,這純粹是用高射炮打蚊子。
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第二點(diǎn)是個(gè)工程死結(jié),存儲(chǔ)陣列在制造的時(shí)候需要經(jīng)歷極其嚴(yán)苛的超高溫烘烤,偏偏那個(gè)外圍電路是個(gè)極其怕熱的脆皮。
技術(shù)人員夾在中間兩頭受氣,只能在溫度控制上勉強(qiáng)找個(gè)不尷不尬的平衡點(diǎn)。
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第三點(diǎn)更直白,外圍電路硬生生占了一大片晶圓空間,導(dǎo)致真正能用來存數(shù)據(jù)的面積被嚴(yán)重?cái)D壓。
既然住在平房里這么憋屈,長(zhǎng)鑫的思路干脆利落,咱們直接推翻圖紙蓋高樓。
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為了把存儲(chǔ)密度推向極致,存放數(shù)據(jù)的這塊晶圓拼命使用多重曝光技術(shù)來增加容量。
那些發(fā)號(hào)施令的外圍電路,就舒舒服服地用普通的成熟光刻工藝來制造。
兩邊都完工之后,再用極高的技術(shù)把這兩塊芯片嚴(yán)絲合縫地垂直疊加在一起。
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這么一搞,最上面那層晶圓百分之百的面積全都能拿來純粹地存放數(shù)據(jù),這就等于同樣面積的地皮,容量直接在原地完成了指數(shù)級(jí)的暴漲。
可能有的朋友會(huì)覺得,不就是把兩塊芯片摞在一起嗎,現(xiàn)在市面上大火的HBM芯片不早就用上這種堆疊玩法了嗎?
老清得說,這倆根本就不是一個(gè)維度的東西。傳統(tǒng)的HBM堆疊,這就好比在上下兩層樓之間強(qiáng)行打通了幾個(gè)電梯井。
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電梯修得再多,樓層之間的物理間隔還是實(shí)打?qū)嵈嬖诘摹?shù)據(jù)在這些電梯里跑上跑下,不僅傳輸效率會(huì)大打折扣,而且還會(huì)因?yàn)殡娮枘Σ廉a(chǎn)生驚人的熱量。
長(zhǎng)鑫正在布局的這套混合鍵合DRAM工藝,玩的是物理層面上極其硬核的混合鍵合。
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他們把兩塊晶圓的接觸面打磨到了難以想象的平整度,在這種極其光滑的表面下,晶圓依靠原子級(jí)別的吸引力,直接死死地融合在了一起。
這種級(jí)別的貼合完成之后,兩塊芯片在物理形態(tài)上就如同渾然天成的一整塊板子。
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數(shù)據(jù)在里面穿梭根本感覺不到阻礙,不僅導(dǎo)電性能強(qiáng)得離譜,連整體的功耗都被生生砍掉了一大半。
這根本不是什么小修小補(bǔ),這是一次對(duì)傳統(tǒng)芯片物理結(jié)構(gòu)的徹底重塑。
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話說到這兒肯定有人要問,既然這門手藝這么逆天,三星和SK海力士那些業(yè)界老炮難道想不到嗎?
其實(shí)韓國(guó)這幫巨頭背地里也在悄悄摸索,但他們的算盤打得太精明,步子自然就邁不開。
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混合鍵合技術(shù)對(duì)生產(chǎn)環(huán)境有著極其變態(tài)的要求,無論是車間的潔凈度還是晶圓的拋光精度,容錯(cuò)率幾乎為零。
稍微有哪怕一點(diǎn)肉眼看不見的瑕疵,整整一張昂貴的晶圓就會(huì)當(dāng)場(chǎng)報(bào)廢,那種慘淡的良品率根本沒法看。
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對(duì)于韓國(guó)巨頭來說,人家手里不僅有技術(shù)底子,倉(cāng)庫(kù)里還堆著幾十臺(tái)EUV光刻機(jī)。
只要順著傳統(tǒng)路線擠牙膏式地升升級(jí),就能舒舒服服地躺著賺大錢。
在沒有被逼到絕路的情況下,誰會(huì)愿意砸出真金白銀,去賭一條風(fēng)險(xiǎn)極高、動(dòng)輒報(bào)廢一整條產(chǎn)線的新路子呢?
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長(zhǎng)鑫的處境和他們截然不同,人家韓國(guó)同行有資本慢慢耗,但咱們中國(guó)企業(yè)根本等不起。
只要內(nèi)存制程往10納米以下的深水區(qū)走,DUV設(shè)備遲早會(huì)一頭撞死在物理極限的南墻上。
想要在沒有EUV的情況下殺出一條血路,死磕這種顛覆性的先進(jìn)封裝和混合鍵合,就是咱們唯一能走的獨(dú)木橋。
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值得一提的是,國(guó)內(nèi)存儲(chǔ)芯片領(lǐng)域的同行早已在混合鍵合技術(shù)上取得了令全球矚目的突破——長(zhǎng)江存儲(chǔ)憑借其Xtacking架構(gòu),將混合鍵合技術(shù)在3D NAND閃存領(lǐng)域率先推向量產(chǎn),甚至吸引了三星等國(guó)際巨頭前來尋求專利授權(quán)。
這些先行者在鍵合設(shè)備、高端拋光設(shè)備和清洗設(shè)備等環(huán)節(jié)的探索,也為國(guó)內(nèi)整個(gè)存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)鏈積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。一條純正的國(guó)產(chǎn)先進(jìn)封裝供應(yīng)鏈,正在極限施壓中逐步建立起來。
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有了這層堅(jiān)實(shí)的底氣,長(zhǎng)鑫現(xiàn)在的推進(jìn)速度相當(dāng)可觀。他們不僅在加速研發(fā)專屬的鍵合DRAM工藝,還在積極改造升級(jí)現(xiàn)有產(chǎn)線,全力為未來的技術(shù)突破鋪路搭橋。
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這種靠著政治大棒壘起來的優(yōu)勢(shì),到底還能護(hù)著他們過幾天安穩(wěn)日子?
光刻機(jī)從來都不是鎖死技術(shù)進(jìn)步的終極死局,等到長(zhǎng)鑫的鍵合DRAM技術(shù)真正落地開花那天,韓國(guó)巨頭的安穩(wěn)覺還能睡多久呢?
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