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3D DRAM是一種具有新結構的存儲芯片，打破了當前陳舊的范式。現有的 DRAM 產品開發側重于通過減小電路線寬來提高集成度，但隨著線寬進入 10 納米范圍，電容器電流泄漏和干擾等物理限制顯著增加。為了防止這種情況，引入了高介電常數（高K）沉積材料和極紫外（EUV）設備等新材料和設備。但半導體行業認為，微型化制造10納米或更先進的芯片將對芯片制造商造成巨大挑戰。

一家加利福尼亞公司NEO推出了一種解決方案，可以用于通過 3D 堆疊技術提高 DRAM 芯片密度。據稱新的存儲芯片將大大提高 DRAM 容量，同時仍需要低成本、低維護的制造工作。NEO表示，3D X-DRAM 是世界上第一個用于 DRAM 內存的類 3D NAND 技術，該解決方案旨在解決 DRAM 的容量瓶頸，同時取代“整個 2D DRAM 市場”。該公司表示其解決方案優于競爭產品，因為它比當今市場上的其他選擇更方便。  

NEO解釋說，3D X-DRAM 采用基于無電容器浮體單元技術的類 3D NAND DRAM 單元陣列結構。3D X-DRAM 芯片可以用目前用于 3D NAND 芯片的相同方法制造，因為它們只需要一個掩模來定義位線孔并在孔內形成單元結構。  

這種單元結構簡化了工藝步驟，為3D系統內存制造提供了“高速、高密度、低成本、高良率的解決方案”。NEO估計其新的 3D X-DRAM 技術可以實現 128 Gb 的密度和 230 層，比現在的 DRAM 密度高 8 倍。   

NEO表示，全行業正在努力將 3D 堆疊解決方案引入 DRAM 市場。借助 3D X-DRAM，芯片制造商可以利用當前“成熟”的 3D NAND 工藝，而無需存儲行業內的學術論文和研究人員提出的更奇特的工藝。  

NEO創始人兼首席執行官、擁有 120 多項美國專利的Andy Hsu 表示，3D X-DRAM 顯然是新興 3D DRAM 市場中的領先解決方案。這是一種非常簡單且成本低廉的制造和擴展解決方案，它可能會蓬勃發展，尤其是在對高密度 DIMM 模塊有著迫切需求的服務器市場。  

NEO表示，有關3D X-DRAM的相關專利申請已于2023年4月6日隨美國專利申請公布一起公布。該公司預計該技術將進一步發展和改進，在 2030 年代中期密度從 128Gb 線性增加到 1Tb。  

大廠3D DRAM的動作

存儲巨頭在3D DRAM產品研發方面仍處于早期階段。  

美光自2019年就已經開始了3D DRAM的研究，三星電子和 SK 海力士也在加速 3D DRAM 的商業化。  

2021年，韓國半導體廠商正式開始談3D DRAM的開發。恰逢三星電子于 2021 年在其 DS 部門內建立了下一代工藝開發團隊開始研究。  

“3D DRAM 被認為是半導體行業未來的增長動力，”三星電子半導體研究中心副總裁兼工藝開發辦公室負責人 Lee Jong-myung 在 3 月 10 日于首爾 COEX 舉行的 IEEE EDTM 2023 上表示負責SK海力士未來技術研究所的SK海力士副總裁Cha Seon-yong也在3月8日表示，“到明年左右，有關3D DRAM電氣特性的細節將被披露，確定他們的發展方向。”  

三星電子和SK海力士今年量產的尖端DRAM線寬為12納米。考慮到目前DRAM線寬微縮一納米的現狀，新結構DRAM的商品化將成為一種必然，而不是一種選擇，三四年后。  

三星電子和SK海力士可能會加速3D DRAM技術的商業化。  

與現有的DRAM市場不同，3D DRAM市場并沒有絕對的領導者，因此快速量產技術開發至關重要。還需要及時應對由于 ChatGPT 等人工智能的激活而導致的對高性能和大容量存儲器半導體的需求增加。  

3D DRAM 領域的技術競爭也在升溫。據半導體技術分析公司 TechInsights 稱，在內存半導體市場排名第三的美光正積極準備藍海市場，到 2022 年 8 月獲得 30 多項 3D DRAM 專利技術。相比不到 15 項 DRAM三星電子持有的專利和 SK 海力士持有的大約 10 項專利，美光獲得的 3D DRAM 相關專利是這兩家韓國芯片制造商的兩到三倍。三星電子和SK海力士分列全球DRAM市場第一和第二位。   

3D DRAM 可能是革命性的

2013年閃迪推出的3D NAND曾為NAND產業帶來了革命性的改變，10年過去，176層的3D NAND已經開始生產，230層產品即將推出，300層的產品正在開發。然而，DRAM 在平面時代停滯不前。  

三星今年發表了一篇名為“通過第三維進行 DRAM 縮放的持續演進——垂直堆疊 DRAM”的論文，論文中指出：“在過去的幾十年里，通過縮小每單位面積的存取晶體管和電容器，DRAM 的密度得到了顯著提高。然而，遠遠超出 10 nm 工藝節點的縮小設備越來越多地帶來工藝和可靠性挑戰。隨著閃存技術通過3D NAND取得了關鍵性的成功創新，DRAM技術也可能采用垂直堆疊存儲單元。垂直堆疊 DRAM (VS-DRAM) 通過增加層數以及減小晶體管的尺寸來繼續提高芯片上的位密度。”

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