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对于半导体器件而言，制程工艺的进步将带来效能提升和成本下降等多重利好，所以对于工艺制程向更小节点追求是整个行业的目标。但随着制程节点的逐步下探，缩小到一定的尺寸后，挑战并不来自于几何约束，而进入到了更微观的领域——因为电荷的尺寸本身并不会改变，所以工艺制程到10nm以下后面临的电荷积累的问题尤为突出。而对于DRAM器件而言，缩放的难度比起CPU等更为困难，但美光于业界率先实现了DRAM工艺制程的突破，将DRAM节点跃进到了第四代——1α。

近日，美光科技DRAM制程集成副总裁Thy Tran接受了多家国内媒体采访，为大家揭开了1α 制程的神秘面纱。

1α 对应多少纳米？

说到工艺制程，我们通常会用40nm、22nm、7nm等数字直接来表示，而在存储行业，节点与节点间往往遵循类似的规律。例如，在本世纪初我们处在180nm节点，大约十年前，我们达到了22nm节点。几年前开始，我们在内存行业不再使用确切的数字，而是开始使用1x、1y和1z之类的术语。其原因很复杂，但很大程度上是因为确切的数字与性能没有很好的相关性。电路结构是三维的，使用线性的衡量方式并不适合。因此，每一个新字母都代表一个新的制程，表示性能有了很大的提高。

特别是对于DRAM，节点的名称通常对应于最小特征尺寸，即内存单元阵列激活区的“半间距”的尺寸。我们是从1x开始的，但随着节点的不断缩小，要不断命名下一节点，就达到了罗马字母表的末尾。所以我们改用希腊字母alpha、beta、gamma等等。从1x到1y、1z和1α，这一尺寸变得越来越小。对于1α，可以将其视为10nm级别的第四代制程，其半间距在10nm到19nm之间。

实现 1α 制程的主要技术突破

成功实现1α 技术，需要大幅缩小位线和字线间距——可以说是收缩网格。为此，我们比以前更积极地实施新制程。我们的创新和创举无处不在：新材料，包括更好的导体、更好的绝缘体；用于沉积的新设备，修改或者有选择地去除、蚀刻这些材料。间距的缩小反过来导致单位电容的大幅增加，这就需要通过创新来满足结构和电气要求。此外，我们还引入了先进的工具和新颖的技术，使得图案层之间能更好的对齐。所有这些创新都带来了相互关联的设计和制程挑战。

1α 制程如何提升终端产品体验

美光的创新带来了业界功耗最低的移动DRAM，与上一代1z美光移动DRAM相比，实现了15%的节能。这使得5G移动用户可以在智能手机上进行更多任务操作，而不会牺牲续航。这一点很重要，因为智能手机的关键在于便携性，尽管用户希望手机能更快地执行更多的任务，但也不愿意牺牲续航或外形尺寸。例如，有些手机现在可以同时用两个摄像头拍摄视频。这对于像视频博主这样的人来说很有用，他们可以只使用一台设备同时摄录周围的环境和自己。然而，同时录制多个视频意味着要处理的数据量增加一倍，功耗也会随之增加一倍。如果为此续航会降低一半，或者手机要做得更大以容纳更大的电池，用户就不会觉得这一功能有什么用。在这种情况下，功耗降低15%为移动用户创造了对消费者来说更友好的体验。

1α 制程还为PC市场提供了更节能的DDR4和LPDDR4解决方案，伴随着越来越多的移动办公及远程办公环境，笔记本电脑需要更长的续航时间，节能则带来了移动性优势。

低能耗对电动汽车和自动驾驶汽车尤其有利。随着ADAS和AI等数据密集型汽车技术的兴起，现代联网汽车目前运行的代码超过1亿行，每秒需要进行数百万亿次的运算，与数据中心的计算性能水平不相上下。这些汽车，或者称之为车轮上的数据中心，需要管理高性能计算，但不能让司机不断地为电动汽车充电或者加油以满足高耗电应用需求——因此，1α DRAM的能效也将有助于降低能耗，帮助自动驾驶汽车以更低的排放实现绿色交通的承诺。

汽车所需的密集计算和处理带来的另一独特挑战是，所有的能量都会产生物理热量。在数据中心，我们可以通过风扇和水冷却等方式来管理热量，但在汽车中，热量很难释放出来。从用户体验的角度来看，司机们不愿意听到车内有嘈杂的风扇声，而且，对于成本敏感的汽车，水冷却并不实用。通过降低能耗，我们的1α低功耗DRAM还将减少自动驾驶汽车和智能汽车中多余的热量，实现对驾驶员来说更友好和更环保的体验。

前方大型”剧透“现场

美光的LPDDR5是目前市场上旗舰和高端手机使用的主要内存产品之一。LPDRR5有助于实现最新技术，例如，4K及以上的高分辨率显示和多摄像头录像等，同时还可实现全面的5G体验。我们还预计，一些PC制造商将在今年晚些时候开始在高端笔记本电脑解决方案中采用LPDDR5。如今，汽车原始设备制造商也开始基于LPDDR5设计汽车，这些车辆几年后即可问世。

基于 1α 节点制造的 LPDDR5 和 DDR5 产品

目前，美光正在面向运算市场客户生产基于1α节点的DDR4内存，并在此节点上生产Crucial英睿达消费级PC DRAM产品，同时为移动客户生产LPDDR4。在今年及以后的时间里，我们将继续推出基于1α节点的其他产品，包括LPDDR5。

无论是用于手机还是汽车，1α DRAM的内存密度提高了40%，这使得我们的客户能够将更多的数据存放到更紧凑的空间中，为进一步的性能提升释放空间。智能手机和汽车的电子控制单元（ECU，内存所在）的物理面积都非常小。对于汽车ECU来说，每一代产品的内存密度需求都会增加，而物理面积保持不变，在某些情况下甚至会更小。因此，密度更高的1α DRAM将直接满足不断增长的内存需求。可以预见，这些基于1α 制程打造的存储产品会释放各行业的创新动能。

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