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长鑫存储推进4F² DRAM架构,引发全球内存产业对技术路线与成本竞争的重新评估。美光科技 (Micron Technology) (MU-US) 近期明确表态,经过长期研究与原型验证后,仍决定延续既有的6F²架构,未来再朝3D DRAM发展。美光认为,4F²虽然在理论上能缩小内存单元面积,但电容间距、制程复杂度与量产成本等因素,可能抵销其密度优势,长期微缩也面临物理限制。
长鑫存储 (CXMT) 总裁曹堪宇10月10日透露,公司计划在今年底前推出采用4F²架构的新一代DDR5 RDIMM服务器内存。相较目前主流的6F²架构,4F²的理论内存单元面积可减少约三分之一,长鑫则预期新架构能缩小芯片面积约30%,提高单片晶圆可生产的芯片数量,进而提升比特密度并降低单位成本。
不过,产品推出并不代表已经具备大规模量产能力。4F²的技术价值仍取决于制程集成、良率、产能爬升及客户认证,能否把理论上的面积优势转化为实际成本竞争力,仍有待验证。
美光总裁暨技术与产品长Scott DeBoer于10月21日主持技术与产品在线研讨会时,针对市场关注的4F²架构作出回应。他表示,美光并非没有研究过这条技术路线,公司经过数十年评估,也曾制作相关原型,但最终认为,现阶段继续发展6F²,并在适当时机转向3D DRAM,比投入4F²更具吸引力。
美光的主要考量在于,DRAM的比特密度不只由晶体管所占面积决定,电容器的尺寸与间距同样是关键。即使晶体管结构由6F²缩小至4F²,如果电容间距无法同步缩减,整体内存单元的面积仍可能受到限制,理论上的密度提升便不一定能完全实现。
此外,4F²架构涉及垂直信道晶体管 (VCAT) 等技术,制程可能需要更复杂的原子层沉积 (ALD) 与选择性磊晶等步骤。美光认为,随着制程节点持续微缩,这些额外的制造要求可能推高成本,侵蚀芯片面积缩小所带来的经济效益。DeBoer也指出,4F²并非无法制造,而是进一步微缩时存在根本性限制,未必能成为可长期延伸的技术路线。
瑞银分析师Timothy Arcuri团队在会后报告中也提到,垂直信道晶体管的后续微缩路径,是评估4F²前景的重要因素。若相关结构缺乏持续缩小间距的可行方案,再加上制程复杂度上升,即使初期能达成较高密度,也未必能长期维持成本优势。德意志银行分析师Melissa Weathers则指出,美光已对4F²进行数十年研究并开发原型,最后仍选择不采用,反映这并非单纯的研发进度差异,而是对长期技术经济效益的判断。
美光选择延续6F²,也不代表其他内存大厂会采取相同策略。三星电子 (Samsung Electronics) 仍被市场视为可能导入4F²架构的业者之一。瑞银研究指出,三星可能考虑在未来的0a纳米节点采用4F²,以缓解电容器高深宽比带来的制程压力。相关规画显示,三星预计2027年推进1d纳米节点的6F²量产,并可能在2028年底前导入0a纳米节点的4F²架构;实际进度仍取决于技术研发与量产验证。
SK海力士 (SK hynix) 同样被列为持续探索4F²技术的主要内存业者。这使全球内存产业逐渐形成不同的技术布局:长鑫积极推进4F²,希望借由缩小内存单元面积提高密度;三星与SK海力士仍在评估相关架构的发展潜力;美光则选择延长6F²的技术生命周期,将长期重心放在3D DRAM及其他制程创新。
美光的路线并非只押注单一技术。公司规画持续推进既有DRAM制程微缩,并搭配晶圆键合、新材料及先进微影技术,延长平面DRAM的发展空间。美光预计下一代1δ制程于2027年下半年在美国爱达荷州波夕厂进入量产,该节点相较前一代的比特密度提升幅度预计达到20%中段区间。后续1ε节点则将延续6F²路线,并导入晶圆键合技术。
长期而言,美光希望通过3D DRAM改变内存密度的提升方式,不再只依赖平面方向缩小电路,而是将内存结构向垂直方向堆栈,以突破传统微缩限制。公司已规画后续3D DRAM技术世代,但尚未公布明确的商业量产时间。美光表示,是否导入新架构,仍须视密度、制造复杂度与成本效益是否达到可行门槛而定。
瑞银将美光的策略解读为平行推进不同技术路线,与公司过去评估是否导入极紫外光 (EUV) 微影技术的决策方式相似。若3D DRAM最终成为产业主流,沉积与蚀刻设备供应商可能从新制程需求中受惠;但实际受惠程度仍取决于技术导入时程与设备需求。
除DRAM单元架构外,美光也在研讨会中强调,人工智能带动的内存需求已不限于训练用途的高带宽内存 (HBM),还涵盖AI推论、边缘运算与自动驾驶等市场。公司布局包括LPDDR6、DDR6、SOCAMM,以及容量达1TB的大容量RDIMM,试图扩大在不同AI运算场景中的产品覆盖。
在先进封装方面,美光将混合键结视为未来16层及更高堆栈规格HBM的重要技术之一,并与晶圆代工厂合作开发垂直高带宽内存 (vHBM),将内存直接垂直堆栈于运算内核上方。这类设计的目标是缩短内存与运算单元之间的距离,提升带宽并改善系统集成效率。
美光同时展示超过400层的Gen11 NAND技术蓝图,瞄准AI工作负载对高每秒输入输出操作次数 (IOPS) 与高带宽保存的需求。从DRAM微缩、3D堆栈、HBM封装到NAND保存,美光的技术布局显示,AI时代的内存竞争已不只是比较单一比特的制造成本,而是逐步延伸至容量、带宽、能耗、封装与运算架构的整体集成。
分析师对长鑫4F²的短期影响则相对审慎。野村证券认为,在2028年以前,4F²与3D DRAM都不太可能对内存市场产生实质影响,并预估长鑫4F²要到2027年至2028年才可能实现量产。中信证券也指出,相关技术仍处于早期验证阶段,后续良率、产量及客户认证都需要观察,因此对中期产业格局的影响仍有限。
长鑫在HBM领域的布局也仍处于起步阶段,短期内能否充分受惠于AI带动的高溢价内存需求,仍有不确定性。若其产品组合主要集中在通用DRAM,当市场价格涨幅放缓时,获利表现可能更容易受到供需变化影响。
TrendForce数据显示,通用DRAM合约价格涨幅已开始收敛,2026年第一季季增幅为93%至98%,第三季降至13%至18%,第四季预估进一步放缓至10%至15%。这意味着,即使AI需求仍为内存市场提供支撑,厂商仍须面对价格涨幅变化、产能配置及产品组合等多重考验。
长鑫4F²的进展与美光不跟进的决定,反映全球内存产业正走向不同技术路线并行的竞争格局。4F²若能克服良率、制程与成本挑战,可能为长鑫带来提高密度及扩大产出的机会;美光则押注6F²延伸微缩与3D DRAM的长期潜力。最终哪条路线具备更好的经济效益,仍须由量产表现、客户采用程度及实际每比特成本决定。