SK海力士的成功神話背后,離不開眾多核心技術的支撐,其中最令人矚目的便是“微細工藝”。通過對肉眼難以辨識的微細電路進行更為精細化的處理,SK海力士憑借壓倒性的技術實力,引領著全球半導體行業的發展。這一切的基礎正源于“一個團隊”協作精神(One-Team Spirit)。
本系列第三篇文章將深入探討SK海力士在微細工藝技術領域的領先實力,并回顧“一個團隊”協作精神在DRAM發展過程中的關鍵節點上所發揮的重要作用。
微細工藝,半導體創新的真正核心
微細工藝作為縮小半導體電路線寬的關鍵技術,一直以來都被視為技術革新的必要條件,而非可選項。至今,它仍被認為是提升競爭力的核心要素。
微細工藝之所以重要,是因為它直接關系到半導體性能與生產效率。這項技術使得半導體體積更小,從而在同等尺寸的晶圓上能夠制造出更多的芯片。同時,單個芯片中可集成的晶體管數量隨之增加,這提升了單位面積內的數據處理能力。此外,晶體管等元件的微型化也有效降低了芯片的整體功耗與發熱量。
SK海力士憑借“一個團隊”協作精神,成功將細微工藝推向全球頂尖水平,全面提升了數據處理速度、能效及產品可靠性。
微細工藝能夠縮小芯片尺寸并實現元件高密度集成,大幅提升半導體性能
所謂技術極限,就是用來突破的
SK海力士在微細工藝技術領域的發展歷程,堪稱一場與“極限”的較量。盡管起步較晚,SK海力士于1983年才首次涉足半導體產業,但僅用短短四年時間,便于1987年成功開發出1微米(μm)1工藝,其直徑約為發絲直徑的百分之一。
1微米:百萬分之一米。數值越小,表明工藝精細化程度越高。
公司并未就此止步,而是繼續加大研發投入。即便在1997年亞洲金融危機(IMF)期間,SK海力士依然取得了突破性進展,成功開發出相當于發絲直徑1/800的0.18微米工藝,再次令業界矚目。
21世紀初,微細工藝經歷了持續的迭代升級,邁入了納米時代,其精度也提升到十億分之一米的納米(nm)級別。SK海力士通過持續縮小電路線寬,分別在2006年實現了60納米級、2009年實現40納米級、2010年實現30納米級、2012年實現20納米級以及2018年實現10納米級工藝,展現了卓越的技術實力。
一直以來,半導體行業普遍遵循“摩爾定律”(Moore’s Law),即集成電路密度(微細化程度)每隔兩年將翻一倍。然而,隨著工藝復雜性和制程難度的不斷增加,業界對于技術已接近極限的擔憂也日益加劇。
然而,SK海力士通過持續的技術挑戰與開發,于2024年成功實現了全球首個第六代10納米級(1c)2技術的突破,展示了10納米(僅相當于發絲直徑的萬分之一)出頭的超微細化存儲工藝技術。基于該技術,SK海力士在性能方面取得了顯著提升,相較于上一代1b工藝,其運行速度提高了11%,能效則提升了9%。
2第六代10納米級(1c)技術:10納米級DRAM工藝技術按照1x-1y-1z-1a-1b-1c順序開發。
1c DRAM的研發成功具有里程碑式的意義,原因在于其恰逢技術難度急劇上升的分界點。此階段已經超越了單純縮小電路線寬的范疇,面臨著小到原子單位的物理極限、電子遷移的不確定性、數據信號串擾等諸多挑戰。為突破這些瓶頸,SK海力士積極引入極紫外(EUV)技術,通過利用更短波長的光源,實現了更高精度的細微電路繪制與成型,從而攻克難關,成功開發出1c工藝。
此外,SK海力士在雙倍數據速率(DDR, Double Data Rate)技術領域也不斷取得突破,持續推動DRAM的性能提升,其重要成就包括:1998年量產64Mb(兆位)SDRAM、2003年全球首次開發出1Gb(千兆位)DDR2、2007年成為全球首家獲得DDR3認證的企業、2009年推出44納米級DDR3 DRAM、2011年成功開發出30納米級2Gb DDR4 DRAM、2013年業內首次開發出20納米級LPDDR4 DRAM、2018年推出第二代10納米級16Gb DDR5 DRAM,2020年成為全球首家發布DDR5 DRAM產品的企業。SK海力士不斷刷新引領市場的技術紀錄。
推動SK海力士持續突破技術壁壘、不斷向前發展的根本動力,正是全體成員秉持的“一個團隊”協作精神。
全體成員秉持“一個團隊”協作精神,SK海力士持續刷新微細工藝引領市場的技術紀錄
以完美協同,共創里程碑式成就
微細工藝的實現并非依賴于某一特定團隊或個人的技術能力,而是需要多個專業團隊之間的緊密協作。在指甲大小的芯片內,需要集成數十億個電容器和晶體管等元件,并確保其正常運行。這一目標的達成,離不開各領域專家的共同努力與協同合作。
其中,這一領域的前沿技術研發由SK海力士未來技術研究院、DRAM產品規劃及開發等部門主導,他們肩負著開拓未知領域的先鋒使命。如今SK海力士已公開面世的技術成果,早在數年前就經過了他們的深入思考與嚴密論證,1c技術的誕生也是源于這些基礎性工作的積累。
將上述技術轉化為實體產品的制造工藝部門也擔負重任。為了使電路圖形進一步微細化,必須借助在晶圓上精密繪制圖案的光刻工序。近年來,隨著極紫外(EUV)技術的應用,半導體制造實現了更高精度的線路繪制,從而顯著提升了半導體的集成度。
要實現如此微細的立體電路結構,必須通過刻蝕工藝對電路周邊部位進行精密處理,以去除多余的材料。這一工序旨在僅保留實現微細化所必要的部分,任何細微失誤都可能直接影響產品良率與品質。
在晶圓上涂敷具有電氣特性的薄膜,為下一道工序鋪設“基底”的沉積工藝同樣至關重要。特別是為了實現超微細化電路,原子層沉積(ALD,Atomic Layer Deposition)技術被廣泛應用,該技術能夠以原子級精度對薄膜進行精確調控。
此外,還有擴散工藝,能夠在微細圖案上將所需物質(離子)按照指定深度精確注入指定位置。同時,通過刻蝕與拋光工藝,可以徹底去除晶圓上的微小雜質,并對其表面進行精細打磨。這些工藝在半導體制程中發揮著重要作用。接下來進入到封裝與測試( P&T,Package & Test)過程,包括芯片間的電氣連接、芯片內部的散熱控制以及樣品測試等流程。這些技術是突破微細化工藝的核心關鍵,確保新技術能夠可靠運行。
一款產品從研發到最終問世,整個工藝流程的每道環節都需要交叉重復數百次。在此過程中,任何微小的失誤都將直接影響技術的成敗。因此,各部門必須保持近乎完美的精密協作,并通過持續溝通實現互補優化。而SK海力士能夠率先在全球范圍內首創1c技術,其核心成功要素正是全體成員所展現出的“一個團隊”協作精神。
一款產品的誕生,離不開各工藝間數百次的精密打磨與團隊間的高度協作
相比上一代技術,1c技術在性能、品質和生產效率等方面均實現了顯著提升,有望引領新一代存儲器技術的革新。此外,該技術可廣泛應用于所有下一代DRAM產品,包括面向AI的存儲器HBM、服務器和數據中心模塊、移動端LPDDR和圖形用GDDR等,預計將在市場上產生深遠影響。
SK海力士從不滿足于當前的技術成就,而是依托全公司上下“一個團隊”協作精神體系,持續優化并提升微細工藝技術實力。通過這一戰略舉措,公司旨在進一步鞏固其在DRAM市場的領導地位,并持續強化作為客戶最信賴的“全方位面向AI的存儲器供應商(Full Stack AI Memory Provider)”的核心競爭力。
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原文標題:[One-Team Spirit] “發絲直徑的萬分之一?”持續突破微細工藝極限,SK海力士彰顯DRAM技術領導力
文章出處:【微信號:SKhynixchina,微信公眾號:SK海力士】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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