南韩在DRAM产业创下惊人纪录,三星电子(Samsung Electronics)及海力士(Hynix)市占率分别站上1、2的位置,2厂合计市占率达55.2%,较第1季上升0.9%。虽然2厂市占超越尔必达(Elpida)和美光(Micron),然而三星半导体事业部社长近日首度提出DRAM发展界限论,表示至2015年既有DRAM内存制程技术将会面临临界点,并呼吁各DRAM业者应确保原创技术,以开发次世代内存。即便取得市占领先,三星半导体事业部社长的言论,不免也看得出DRAM产业的竞争激烈。
近几年来,内存相关技术迅速发展,DRAM于2009年时仍以50奈米制程微细电路为主,至2010年已发展至40奈米制程DRAM,预估2011年将成为30奈米DRAM产品的天下。DRAM产品以每年递减10奈米电路线幅的趋势成长,而微细制程与量产性有直接性的关连,具体来说,每缩减10奈米制程,将增加60%量产,对企业营收及占有率将有极大的影响。而领先于转换微细制程的三星,于2010年7月开始量产35奈米制程DRAM,海力士也将于2010年内开发并量产38奈米制程DRAM产品。
然而以DRAM本身的构造可能无法发展至10奈米,20奈米制程可能将成为DRAM技术的发展终点。DRAM与闪存(NAND Flash)的差别,在于DRAM拥有电容(capacity),日前便有报导指出,电容即是阻挡DRAM发展的障碍。为提升回路集积度必须要减少电容,但在此过程中易与邻近的电容发生物理黏着或是相互干扰的问题,虽然技术上仍可进行微缩,但若无法驱动半导体,微缩也失去其意义。
目前各国的科学界及产业界为了解决此问题正进行研究中。除解决电容构造所产生的集积度界限问题,若在技术方面能有所突破,将能掌握抢攻市场的先机,最具代表性的例子是日本政府自2007年起5年期间提拨51亿日圆(约新台币19亿元),加速日本产学界对次世代高性能、低耗电的spin-device基础技术开发作业。
美国国防部高级研究规划局(DARPA)也提供4年1,500万美元,开发磁性随机内存(STT-MRAM)。欧盟(EU)隶属法国的研究组织CEA也与各企业针对STT-MRAM、PRAM、ReRAM等相关原料及原创技术进行集中研究。
南韩自2004年起进行7年开发事业,募集全国各大学、研究所及半导体专家,筹备次世代产品如PRAM、ReRAM、有机内存组件及原料等的研发,并于2009年起为期4年,开发垂直型STT-MRAM。
各国正进行研发的各种内存中,何种会成为下一项次世代内存尚无法预知。以目前的发展水平来看,最有潜力的应是STT-MRAM。STT-MRAM即使关闭电源也无损既有的磁性,既是非挥发性内存,数据处理速度又较SRAM或DRAM快速且耗电量低,颇受各界期待。而在研发的过程中也偶然发现有可解决DRAM电容构造问题的可能性。过去采用微米制程时,也认为微细制程已到了一个界限,然而目前却已发展到奈米制程,因此DRAM的未来也不一定全然无望。半导体与资本投入息息相关,是不论现在或未来都会持续成长的庞大产业,其发展的关键,便在于谁能先解决问题并提出因应对策。