三星与SK海力士竞逐AI时代3D DRAM内存技术主导权

近日，科技媒体Wccftech的一篇深度分析报道，揭示了全球存储芯片巨头间一场决定未来的技术路线之争。报道指出，面对10纳米以下DRAM制程的物理极限，三星与SK海力士正各自押注截然不同的下一代3D DRAM制造工艺，这场竞赛的结果将直接定义未来内存市场的格局。

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这场技术竞赛的根本驱动力，源于DRAM芯片独特的物理结构挑战。与CPU、GPU等逻辑芯片不同，DRAM内存单元依赖电容器存储电荷来代表数据。当制程节点持续微缩，进入10纳米以下的“1c”乃至更先进节点时，平面电容器可用的物理空间已逼近极限，电荷存储能力与数据稳定性面临严峻考验。同时，晶体管间距的极度缩小也带来了难以控制的电流泄漏与短路风险。传统的平面微缩路径，在物理定律面前已难以为继。

因此，向三维空间寻求突破成为行业共识。3D DRAM技术应运而生，其核心思想是将存储单元从二维平面排列转变为三维立体堆叠。这类似于NAND闪存从2D到3D NAND的革命性跨越，通过垂直堆叠存储单元，可以在不继续微缩单个元件尺寸的前提下，大幅提升芯片的存储密度和能效比，从而确保在先进制程下依然能维持高性能与高可靠性。

然而，在具体实现3D DRAM的技术道路上，三星与SK海力士选择了不同的核心架构。这种关键的技术路线分化，使得未来几年内存市场的竞争充满了变数与看点。

三星的技术路径：GAAFET工艺的延伸与创新

三星电子选择将其在3nm、2nm等先进逻辑芯片制程中已验证的GAAFET（全环绕栅极晶体管）技术，作为攻克3D DRAM难题的突破口。在逻辑芯片中，GAAFET通过栅极材料全方位包裹晶体管沟道，实现了更精准的电流开关控制与更低的功耗。但将这一技术移植到包含电容器的DRAM存储单元中，挑战在于如何将复杂的GAAFET晶体管结构与电荷存储电容器高效、高密度地集成在一起。

为此，三星正在探索借鉴3D NAND闪存中已成熟的“阵列下电路”（CuA）设计理念。该方案计划将负责读写操作、地址解码等功能的控制电路，放置在垂直堆叠的存储单元阵列下方。这种设计能极大优化芯片内部的面积利用率，为上方集成GAAFET晶体管与电容器的复杂三维结构腾出宝贵空间，是实现高密度3D DRAM存储的关键一步。

SK海力士的选择：4F2架构的垂直革新

SK海力士则另辟蹊径，押注于一种名为4F2的革新性架构。该方案的核心在于构建垂直堆叠的晶体管，并同样利用环绕栅极结构来提升对沟道电流的控制能力。其关键创新点在于，将接收电容器数据的接触电极或组件，精巧地设计在垂直晶体管柱的底部。这种独特的空间布局逻辑与三星方案形成鲜明对比，它旨在通过极致的纵向集成与结构简化，来实现单位面积内存储密度的最大化，并可能带来更优的电气性能。

尽管技术路线分道扬镳，但两大巨头的战略目标高度一致：率先实现下一代3D DRAM工艺的量产与商业化，并推动自身的技术方案成为全球行业公认的标准。当前正值人工智能与高性能计算需求爆发的时代，对高带宽、大容量、低功耗内存的需求呈指数级增长。因此，谁能率先攻克工艺整合、良率提升和成本控制的核心难题，谁就能在未来的高端DRAM市场，特别是服务于AI服务器、数据中心和尖端计算设备的核心内存领域，建立起强大的技术壁垒和市场主导权。这场围绕3D DRAM的技术竞赛，其深远影响将远超企业本身，很可能重塑全球存储芯片产业的长期竞争格局。