EUV使DRAM全面提升,存储厂商相继开启EUV之路

　　5月25日，美光总裁暨执行长Sanjay Mehrotra表示，公司位于中国台湾地区的新厂正式开启使用后，美光将引进最先进的1α纳米DRAM制程进行生产，同时还将配备最先进的极紫外光(EUV)设备。此前，三星与SK海力士均已宣布，在DRAM的部分工艺中将采用EUV光刻技术。这意味着，世界排名前三的DRAM供应商三星、SK海力士、美光都已在DRAM的制造过程中使用了EUV光刻技术。

　　使用EUV是大势所趋

　　随着高性能计算应用的场景不断增加，各国数据中心建设数量和速度也在持续攀升，对存储器产品的性能要求也越来越高。DRAM研发技术正在加速升级，工艺制程已经进入到10nm级别，各大存储器厂商纷纷推出1X、1Y、1Z制程产品，并且向1α，1β、1γ 等节点技术持续推进。有观点认为，当DRAM芯片工艺到达15nm时，就要使用EUV光刻机。随着各大存储厂商在工艺上的演进，EUV的加入已是大势所趋。

　　市场报告显示，三星在全球DRAM市场占有44%的份额，销售额达到了近419亿美元。作为DRAM领域龙头企业，三星也往往引领着技术潮流走向。三星在2020年3月就率先提出了在DRAM的制造过程中使用EUV光刻技术的方案，并且于2021年10月，开始正式批量生产基于14nm EUV光刻技术制造的DRAM。此过程中，三星还将其最先进的14nm DDR5 DRAM工艺EUV层数从两层增加到了五层。2021年11月，三星表示，已经应用EUV技术开发了14nm 16Gb低功耗双倍数据速率的5X (LPDDR5X) DRAM，专门用于5G、人工智能、机器学习和其他大数据终端等高速率应用领域。

　　SK海力士在2021年DRAM市场占有率为28%，排在第二位，销售额为266亿美元。与三星一样，SK海力士在2021年第四季度财报中表示，已经在该季度中量产了基于EUV技术的1αnm工艺DDR5内存芯片。SK海力士还指出，1αnm工艺内存虽然使用的EUV光刻机成本高昂，但是有助于提高生产效率，是无法绕过的升级过程。2022年，SK海力士会继续扩大1αnm工艺内存生产，基于EUV技术的1αnm产量预计到年底将占到总产量的25%。

　　2021年，美光占据全球23%的市场份额，排在第三位，DRAM销售额增长41%至219亿美元。美光在公布2021财年第三财季财报的电话会议中表示，此前美光一直在回避使用EUV，而是专注于其他光波较长的光刻设备上，因为其他光刻设备能够满足其需求。但其实美光已经订购了EUV设备，以备不时之需，并计划从2024年开始使用EUV光刻技术生产DRAM。

　　美光在近日举办的投资者日活动上，公布了DRAM的未来技术路线图，其中明确指出将在1γ DRAM的工艺中引入EUV技术。而此次，美光总裁暨执行长Sanjay Mehrotra正式宣布将在中国台湾地区的新厂引进最先进的EUV设备，这也印证了美光的EUV计划正在稳步实施中。

　　从ASML等EUV光刻机供应商的角度来说，DRAM的制造过程中加入EUV光刻技术，可谓是一件大喜讯。ASML发布的2022年第一季度财报显示，ASML来自逻辑和存储领域的贡献均为50%。与上一季度相比，ASML来自存储客户的销售收入大幅增加。ASML总裁兼首席执行官Peter Wennink在一份声明中表示：“本季度，我们收到了逻辑芯片和存储芯片客户的多个High-NA EXE:5200系统(EUV 0.55 NA)订单。”

　　财报中更是着重指出，为了提高芯片电路的精细程度，三星、美光、SK海力士等存储芯片厂商，都纷纷使用EUV光刻工艺来生产存储芯片。这正是推动ASML来自存储芯片厂商EUV订单快速增长的一大重要原因。

　　EUV使DRAM全面提升

　　目前DRAM制造中光刻设备主要还是以DUV为主，DUV设备主要使用193nm波长来进行光刻，而EUV设备的波长为13.5nm，采用EUV设备进行生产将缩短电路的宽度，在单位面积中能够存储更多的数据。

　　而且，当前电子产品正在向小型化、微型化发展，智能手机、可穿戴设备等产品对芯片的尺寸和性能同样看重，EUV技术能够实现DRAM产品的尺寸减小，同时存储和处理的能力得到提升，功耗也会降低。同样EUV技术和DUV技术相比，EUV所用掩膜版数量少，需要处理的步骤也会减少，进而缩短产品的生产时间，在生产效率方面得到了提升。

　　“近些年，受库存和产品价格的影响，各大存储器厂商竞争非常激烈，EUV设备虽然投资价格比较高，但是带来的效益是比较可观的，能够降低光罩的使用数量，提升产品的良率，降低生产成本。”半导体行业专家杨俊刚向《中国电子报》记者表示。

　　芯谋研究分析师张先扬向记者表示，目前提高芯片组性能的方法主要有两个，一是先进封装，二是先进制程，这两条路是相辅相成的。而对于存储的性能要求始终在不断提升，对比193nm的ArF，具备更短波长光源的EUV光刻机，可以实现更精细的半导体电路图案设计制造，相同表面积的芯片内可以存储更多的数据。

　　张先扬预测，未来晶圆厂在DRAM市场话语权会进一步加强，封装企业的盈利空间会相对压缩，DRAM终端与晶圆厂会有更加深度的绑定。

　　TrendForce集邦咨询分析师吴雅婷也同样表示，使用EUV光刻技术是DRAM制程微缩的必经之路，具体有三大好处：一是可以使DRAM进一步制程微缩至15nm以下。二是通过更先进制程的递进，单颗颗粒的容量向上提升至16Gb 或更高。三是生产制程时间缩短，因为其要曝光的道数可以减少。

　　但吴雅婷也指出，由于EUV造价高昂，因此在产品折旧摊提的初期将难以感受到单颗芯片成本下降的速度，整体DRAM在寡占市场的形态下，平均销售单价难以再呈现过往间歇性大跌的状态。

　　来源：中国电子报、电子信息产业网  作者：许子皓