2024年3月29日发(作者：高价回收手机的平台)

DRAM

技术发展史年表

1959

年，美国德州仪器（

TI

）公司

Kilby

在一块

Ge

衬底上做成两个以上的

晶体管

,

标志着世界上第一块集成电路的诞生。

1960

年，

H H Loor

和

E Castellani

发明了光刻工艺。

1963

年，

s

和

首次提出

CMOS

技术，今天，

95%

以上的

集 成电路芯片都是基于

CMOS

工艺。

1968

年，

IBM

的

d

发明了

DRAM

的核心记忆单位

1T1C

（

1

个晶

体 管搭配一个电容器）。这个结构成为所有计算机内最主要的读写元件，至今未曾

改变。

1969

年，英特尔推出了

64

位的

SRAM

芯片

（

双极静态随机存取存储器

）

，

由 于其成本缩减到了磁心存储器成本的

l/10

，因此获得了巨大的成功。

1970

年，英特尔利用

MOS

工艺开发出

1kb

动态随机存取存储器

（DRAM

—

） 1103

型存储器。 硅片直径为

50mm

芯

,

片面积为

8.5mm

2

，集成度为

5000

，采用的主要技 术为三晶体管单元和刷新技术。相对于双极技术，

MOS

技术

不仅能耗少而且集成 度高，因此

DRAM

就成为了计算机存储指令和数据的主流技

术。在整个

20

世纪

70

年代，

DRAM

一直是英特尔的核心产品和主要利润来源，

为其之后的发展奠定 了雄厚的资金基础。

1972

年，

4 kb DRAM

问世。硅片直径为

75mm

芯

,

片面积为

15.9mm

2

，集成

度 为

11000

，采用的主要技术为单晶体管单元、 差分读出技术和地址多路选择技

术。

1975

年，

16kb DRAM

问世。硅片直径为

75-100mm,

芯片面积为

16.2mm

2

，

集 成度为

37000

，采用的主要技术为二层多晶硅技术。

1978

年，

64kb DRAM

问世，标志着超大规模集成电路（

VLSI

）时代的来

临。 硅片直径为

100-125mm,

芯片面积为

26.6mm

2

，集成度为

155000

，采用的主

要技术 为循环位线、折叠数据线等技术。

1980

年，

256kb DRAM

问世。硅片直径为

125-150mm,

芯片面积为

34.8mm

2

， 集成度为

555000

，采用的主要技术为三层多晶硅和冗余技术。

1984

年，

1Mb DRAM

问世。硅片直径为

150mm

芯

,

片面积为

51mm

2

，集成

度为

2250000

，采用的主要技术为轻掺杂漏（

LDD

）结构技术。

11

月，英特尔高

层宣 布不再开发新一代

DRAM

，基本上决定退出

DRAM

业务。从

1985

年开始，

英特尔 专注于对设计和工艺要求很高的微处理器业务。

1984

年，第一块闪速存储器问世。闪存是在

EPROM

和

EEPROM

基础上发展

起来的非易失性存储器

,

具 有

EPROM

和

EEPROM

各自的优点

,

单元面积仅比

EPROM

大

10 -15 %

。集成度可以做到

EPROM

相当水平。

1986

年，日本存储器产品的世界市场占有率上升到

65 %,

而美国则降低到

30%,

面对日本企业的低价倾销，英特尔和多家半导体公司联合推动政府制定了

1986

年的美日半导体贸易协定

,

这对后来的世界微电子产业的发展产生了很大 的

影响。同年

,

德州仪器

（IT）

起诉三星和

8

家日本芯片制造商侵犯

DRAM

设计专

利权

,

当时因特尔也以类似的原因起诉了现代及其美 国设计供应商。最后

,

三星

和现代公司都为以前和将来的产品销售付了专利使用费。 开发下一代芯片—

4 M D

RAM

意味着将与日本和美国在半导体尖端技术领域上同场竞技

,

韩国只能自开发

4

M DRAM

设计

,

而此时的韩国企业也具有了一定的自主创新能力。

1986

年，

NEC

利用

NMOS

工艺生产出

4M DRAM

存

,

取时间为

95ns

。同年，

东芝 利用

CMOS

工艺生产出

4M DRAM

，存取时间为

80ns

。硅片直径为

150-

200mm,

芯片 面积为

91mm

2

，集成度为

8000000

，采用的主要技术为沟槽或叠层电

容技术。

1986

年，中国华晶电子集团公司研制成功第一块

64kb DRAM

，采用

2.5

微米

工艺，集成度为

150000.

1988

年，

16MbD RAM

问世。硅片直径为

200m

（

m 8

英寸）

,

芯片面积为

135mm

2

， 集成度为

30000000

，采用的主要技术为化学气相沉积（

CVD

）技术。

1990

年，美国

Rambus

公司研发出

RDRA

。

M

它不是典型的多支路控制信号

存 储器总线，相反，它依赖于发自

8

位独立控制总线的指令包。

RDRAM

采用了

以标 准存储总线多倍率运行的高速差分时钟。

1990

年，清华大学微电子学研究生研制出

1-1.5

微米工艺

1Mb

汉字

ROM

1992

年，韩国三星电子采用统一的经营结构， 开发出世界第一个

64M

DRAM

。 硅片直径为

200-250mm,

芯片面积为

135mm

2

，集成度为

140000000

，采

用的主要技 术为超净技术和低电压化技术。

64Mb DRAM

的工作电压大多为

3.3V

。

1992

年，美国

Rambus

公司推出第一代

Rambus DRAM

产品规范。

RDRAM

的数 据存储位宽是

16

位，远低于

DDR

和

SDRAM

的

64

位。但在频率方面则远

远高于二 者，可以达到

400MHz

乃至更高。同样也是在一个时钟周期内传输两次

次数据， 能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据，内存带宽能达到

1.6Gbyte/s

。

1992

年

12

月，日本富士通公司宣布开发成功

256M DRA

，

M

当时大多数公司

仍处在科研开发阶段。

256M DRAM

所需的关键工艺技术为：

193

纳米深紫外(准

分子激光)光刻技术；

2.5V

器件技术；无机且能真空处理的全干抗蚀剂技术； 低介

电常熟、易平面化的金属间绝缘物；

0.1

微米以下浅结技术；全干法加工、 刻蚀和

清洗等技术。

1995

年，日本

NEC

公司宣布开发成功

1G DRAM

。其

1G DRAM

每个晶片含

22

亿个晶体管及电容器， 晶片尺寸仅

9cm

2

(2.5*3.6cm),

该新型晶片的设计特征是

将 晶体管与电容器重叠排列，从而使晶片面积大幅度缩减

30%

。其回路采用高难

度 显微技术制造，线宽为

0.25

微米。

1G DRAM

的成功研制使得日本在存储器竞赛

中再次超越了韩国。

1Gb DRAM

所需关键工艺技术为：

X

射线或深紫外光刻技

术； 直径为

250-300mm

的硅片；超浅结掺杂技术；

1.0-1.5V

器件技术以及碳化硅

异 质结技术

1996

年，美国

Rambus

公司宣布第二代

Rambus DRAM

产品规范。

1996

年

,

三菱电机开发出

1.6Gb/s

传输速度的

1Gb

级

SDRA

。

M

他们将构成

1Gb

的

32

个

32M

存储区块金星两部分控制信号分布， 区块分布呈正方形， 布线

均一， 有效地控制了信号传输时间的偏差，工作频率为

200MHz

。该

1.6G DRAM

采用同 步加速器

(SR)X

线光刻工艺，其设计尺寸为

0.14

微米，芯片尺寸为

24.12*24.12mm

。

1997

年，日本富士通公司为了

1GBD RAM

的规模生产需要，开发了

ArF

准分

子激光曝光技术，成功地形成了用于

4Gb DRAM

的

0.13

微米尺寸图形。

ArF

准分

子激光

(

波长

193nm)

因比原工线光学光刻

(

波长

365nm)

的波长短，所以必须同时

开发新的光刻材料。该公司开发了环氧树脂类的单层胶

(2MAdHA-MLMA

和

)

超高分

辨率技术。 新的光刻胶在

0.7

微米厚度下透射率为

70%

以上，可以

4.7m/cm

2

的高

感光来实现

0.15

微米的图形。并通过移相掩模技术实现了最小线宽为

0.24

微米 的

图形。可符合

4Gb DRAM 0.13

微米的尺寸要求。该器件的存储单元尺寸为

0.59x0.34

微米，即

0.20um

2

。

1997

年，日本

NEC

采用多值技术开发了

4Gb DRAM

。采用这一技术，从纯计

算角度来看，预计可缩小芯片面积

50%

，可提高成品率，可大大降低芯片成本 多

值技术曾在快闪存储器中使用过，但用于

DRAM

尚属首次。多值技术是在存储 资

料中设段中间状态，进行复数值存储。这次开发的

DRAM

设定了

4

级电荷存储

量。因此，一个存储单元可以存储

2bit

的资料。该器件为了扩大单元存储容量

（

一 般为

25fF）

，采用了高介电率

（390）

的

（Ba

、

sr）TiO

3

膜，使存储容量提

高到

60fF

。 并用电子束曝光技术进行

0.15um

的微细加工工艺。该器件的工作频

率为

125MHZ

， 电源电压为

2.2v

，单元尺寸为

0.23um

1 2 3

，芯片尺寸为

986mm

2

。

1997

年，现代电子在世界上首次开发

1G

的

SDRA

。

M 1998

年，三星开发出

世界第一个

128MB SDRA

1

以

M

及

128MB Flash

内存。

1999

年，三星电子开发出世界第一个

1G Flash

内存原型并成为世界第一个 实

现

1G DDR

2

DRAM

芯片商业化的公司； 同年三星电子开发出世界第一个

1GHzC

PU

和世界第一个

24-

英寸宽屏

TFT-LCD

并出厂了第一批大规模生产的

256M

SDRAM

芯片；三星电子还开发出第一款可以具备

DDR

制造选项的

128M SDRA

。

M

1999

年，美国

Rambus

公司在因特尔的支持下，开发出第三代

RDRAM

产品

规 范。它装备

18

位宽度的数据总线， 且又可实现

1.8G/s

的

I/O

接口，便于系统

扩 充。

2000

年，日本

NEC

公司分别开发出

128MS DRAM（0.18

微米

）

和

64MS

DRA

（

M0.22

微米）新产品。其战略目标是瞄准多方位应用的

SDRAM

器件市场；

其战略方针是 利用先进的半导体技术开发低成本

SDRAM

以适应各种市场需求。

2000

年，三星电子

256M

闪存正式批量投产并开发出第一个

288M RAMBUS

3

DRAM

和

GDD

4

R

芯片

2000

年，中芯国际成立， 在短短的两年多时间内， 工艺技术上完成了从

0.25

微米到

0.15

微米的过渡， 缩短了我国

IC

产业与世界先进水平的差距， 因为

目前 （

2003

年）国际上

IC

的主流技术是。

0.25

微米

/O.18

微米

CMOS

工艺，正

在向

0.13

微米

/90nm CMOS

工艺过渡。中芯国际于

2001

年

11

月正式投产，设计

能力 为

20Omm

晶圆

4.25

万片

/

月，生产工艺

0.25

微米。

2001

年，

Motorola

宣告已采用

0.6

微米设计规则制作出

256kb CMOS MRAM

1

SDRA

（

M Synchronous Dynamic Random Access Memory

），即同步 动态随机存储器 ，同步是指

Memory

工作需要同步时钟，内

部 的命令的发送与数据的传输都以它为基准。

2

DDR

：

Double Data Rate

，即双倍数据速率。

3

4

RAMBUS

内存就是一种高性能、芯片对芯片接口技术的新一代存储产品，它使得新一代的处理器可以发挥出最佳的功能 。

4

GDDR

是

Graphics Double Data Rate

的缩写，为显存的一种，

GDDR

是为了设计高端显卡而特别设计的高性能

DDR

存储器规格。

芯片，该芯片提供了

35ns

的读出的写入时间。磁阻存储器（

MRA

）

M

也是一种非

挥发性存储器。与

FRAM

不同的是，其读取不是破坏性的。因此，在读数以后不

需要复原写入。

MRAM

一般可以在

2.5V

到

3.3V

的电压范围内工作，而且它也可

以在低达

1.8V

的电压下工作，这种性能对低功耗、非易失性存储器的消费产品 应

用具有很强的吸引力。

2001

年，三星电子

1G

闪存商业化。三星电子开发出

16M DDR SRA

和

M

世

界 最大的

40

英寸

TFT-LCD

显示器。同年，三星电子开始大量生产

128M/256MD

DR333

和

256 M RAMBUS DRA

。

M

三星电子还生产世界第一个

40

英寸

TFT-LCD

显示器并 开始大量生产

512MB

闪存。

2001

年，现代电子开发出世界上速度最快的

128MB DDR SDRA

。

M

2002

年，海力士开发

1G DDR DRAM

模块并在世界上首次开发高密度大宽带

256MB

的

DDR SDRA

；

M

它还开发出

0.10

微米、

512MB

的

DDR

。

2002

年，

NEC

与日立合资成立的

Elpida

宣布收购三菱的

DRAM

业务，并与我

国台湾力晶半导体建立联盟，企图成为第四大

DRAM

厂商。

2002

年，

Ovonyx

公司与因特尔一起制作出

1M OUM

试验芯片，该芯片采用

0.18

微米光刻技术制作。

OUM

技术是硅存储器技术与可重 写

CD

和

DVD

所 用

的 存储介质

（

硫族化物材料合金

）

两种技术相结合

,

使两种独立的技术联系在一

起

,

而创造出的一 种新的集成技术。

2003

年，海力士宣布发表在

DRAM

行业的第一个

1Gb DDR2

问世并宣布在世

界上首次发表

DDR50

。

0

同年，海力士采用

0.1

微米工艺技术投入生产超低功率

256M SDRA

。

M

2003

年，东芝和

NEC

公司的联合研究小组计划采用

0.25

μ

m

磁性隧道结

（MTJ）

与

0.18

μ

m CMOS

工艺相结合的方式来突破“

MRAM

技术如何使磁阻材

料与标准

CMOS

工艺兼容”的技术壁垒，

MRA

（

M

磁阻

RAM

）的写入速度超

快，几乎是闪存的

1000

倍，是

FRAM

的

20

倍，读写次数无限，功耗亦不大。

2003

年，

TI

公司已推出

64Mb FRAM

（铁电存储器）产品。

FRAM

是 新一代

存 储器中最早实现量产的技术， 它结合了易失性与非易失性存储器两者的长处，

拥 有高速读写，超低功耗和无限次写入等特性。

2004

年，三星成为最大的赢家，该公司经过痛苦的重组，依靠高档

DRAM

和

NAND

闪存，击败美、日对手，稳坐全球

DR

枷市场头把交椅，并首次荣获全球

10

强半导体厂商的亚军称号。

2004

年，中芯国际与国际

DRAM

制造商

Qimonda（

时为英飞凌

）

合作，转移

0.11

微米

DRAM

制造技术，在

200mm

晶圆厂引入

ArF

光刻机，使得当时国内集

成电路 制造技术步入世界级水平

（

直到

65nm

技术节点以前，

DRAM

制造工艺

始终引领着 整个集成电路制造业的技术发展， 成为每一个技术世代的代言。 在

65nm

节点后， 这一状况将被

NAND

闪存制造技术所取代

）

，工艺复杂程度也大

大提升。

2004

年，美光科技已获得大批量生产

288Mb

容量低延迟

DRAM

Ⅱ产品的资

格。

RLDRA

Ⅱ

M

技术所具备的快速随机存取、 超高带宽和超高密度特性使其成为

高性能 网络、高端商业制图和服务器

（L3）

缓存应用的理想之选。

2005

年，海力士成为世界最先开发

512MbG DDR

、

4

业界最高速度及最高密

度

Graphics DRAM

的企业，并在业界最先推出

JEDEC

标准

8GB DDR2 R-DIM

。

M

2006

年，三星开发出了世界第一款真正的双面液晶显示器和世界第一个

50nm1 G DRAM

。同年开发出了

1.72

英寸超反射

LCD

屏

2007

年开发出了世界第

一 款

30nm 64Gb NAND Flash

5

内存。

2006

年，海力士在业界最先发表

60nm 1GB DDR2 800MH

基

z

础模块并开发

出 世界最高速的

200MHz 512MB Mobile DRAM

。

2007

年，三星开发出了世界第一款

30nm 64Gb NAND Flash?

内存。

2008

年，海力士引进

2-Rank 8GB DDR2 RDIM

6

M

，开发出世界最高速

Mobile

LPDDR

。

2

同年在世界上最先推出使用

MetaRAMtm

技 术的

16 GB 2-Ran kR-

DIMM

。

2009

年，三星开发出世界第一款

40

纳米

DRAM

2009

年，海力士最先开发出

44nmD DR3D RAM

。海力士这种崭新的

“

DDR3DRA

”

M （DDR3

动态随机存取内存

）

芯片采用的技术

,

能让内部线路相

距仅

40

奈米

,

细微度 是目前产品的

1/5

。海力士表示

,

这项新产品的生产效率较现

有芯片提升

50%,

因 为比现有制程耗费更少能源和成本。

2010

年，三星开始批量生产

20nm

级、

64GB

、

3 bit NAND

闪存

5

NAND-flash

内存是

flash

内存的一种， 其内部采用非线性 宏单元 模式，为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。

Nand-flash

存储器 具有容量较大，改写速度快等优点，适用于大量数据的存储，因而在业界得到了越来越广泛的应用。

6

RDIMM

：即

Registered DIMM

，表示控制器输出的地址和 控制信号 经过

Reg

寄存后输出到

DRAM

芯片，控制器输出的 时钟信号

经 过

PLL

后到达各

DRAM

芯片。

2010

年，海力士开发出

20nm Class 64Gb NAND Flash

和全球首个

2Gb

移动

低功耗

DDR2 DRA

。

M

2010

年，美光科技(

Micron Technology, Inc

)推出了第三代低延时

DRAM

(

RLDRAM3

内存

)

———一种高带宽内存技术，能更有效的传输网络信息。视频 内

容、移动应用和云计算的蓬勃发展， 对网络基础设施提出了更高效的要求， 以 便

在线传输大量数据。与前几代产品相比，美光新的

RLDRAM3

内存进一步提高 了

存储密度和速度， 同时最大限度地减少了延迟， 降低了功耗， 在网络应用中性

能更好。

2011

年，三星开发出行业内第一款

30nm

级

1GB DDR4 DRA

和

M

生产世界第

一 款

64GB MLC NAND

闪存；它还生产出世界上第一款

20nm

级

2GB DDR3 DRA

以

M

及 开发出世界上第一款

30nm

级

4GB LPDDR3 DRA

。

M

2011

年，海力士开发出

30nm Class 2Gb

高性能

DDR4 DRA

；

M

并利用

TSV

7

技 术开发

40nm Class 16Gb DDR3 DRAM

。

为了提高电子集成系统的性能

,

降低成本

,

器件的特征尺寸不断缩小

,

制作工

艺的加工精度不断提高

,

同时硅片的面积也在不断增大。

IC

芯片的特征尺寸已经

从

1978

年的

10

μ

m

发展到现在(

2001

年)的

0.18

μ

m;

硅片尺寸也逐渐从

2

英寸、

3

英寸、

4

英寸、

6

英寸、

8

英寸过渡到

12

英寸。集成度则从

1971

年的

1k

DRAM

发展到现在(

2001

年)的

1G DRAM

。

电子器件一般具有这样的特点

:

即随着它们结构尺寸的缩小

,

工作速度将会 增

加

,

功耗降低。在

MOS

内部电场不变的条件下

,

通过等比例缩小器件的尺寸和电 源

电压

,

以增加跨导和减少负载电容

,

由此提高集成电路性能

,

这就是等比例缩小 规

律。 集成电路技术发展的物理极限挑战与对策

在需要大存储器和高吞吐量的服务器上，高速的

DDR

，包括

250/350MHz

DDR

已占主导地位。全球

DRAM

市场正在向

DDR

过渡，

DDR

的性能是

SDRAM

的两倍， 而功耗只有

SDRAM

的

60%

。

2001

年

3

季度

DRAM

现货市场中，

Micro

的

266MHzS DRAM

售价已低于

2

美元，几乎与单倍数据速率的同类芯片处于同一

价位水平上。

Hynix

公司的策略营销总监

Arun Kamat

预言

:

“

DDR

在

2002

年将主

宰

40

一

50%

的

DRAM

市场”。

Elpida

、

Micro

、三星电子公司都已于

2001

年

4

季

度推出

333MHz DDR

样品，

2002

年上半年投入批量生产，采用

0.15

微米工艺，

7

TSV:

在半导体微电子领域，代表硅通孔技术。在

3D IC

封装及

MEMS

封装过程中，由于要使用到多层芯片互联，因此需要打穿 整

个芯片的孔来实现电学连接

.

目前比较流行的两种方法为先通孔

(via first)

与后通孔

(via last)

。

外形为

FBGA

或

TSOP

封装，它将用于高速

PC

、服务器或高端工作站。 全球

DRAM

发展趋势

推动

2002

年

DRAM

市场发展的关键动力是

DDR SDRA

的

M

逐渐推广，特别

是

256/512MDDR

。目前

DDR

双

(

数据率

)

占主导的产品是

DDRI

一

333

，它采用

0.15

微米工艺，外形为

FBGA

或

TSOP

封装，用于高速

PC

、服务器和高端工作

站，但

DDRI

一

400

将迅速上升，据三星声称，

2003

年上半年

DDRI

一

400

将占

全部

DRAM

产品的

40%

，

2004

年将上升至

60%

。探讨

ORAM

的发展趋势

在元件面积快速缩小的趋势下， 每一个记忆体单位工作所需的电容却大致维

持不变。如何能够在单位元件面积不断减小的同时， 设计出电容相当的电容器是

DRAM

技术中最重要的挑战之一。在百万位元(

Mega Bit

)记忆体之前的电容器 大

多是属于平面式设计， 基板面积受限于元件平面面积。 进入

4Mb

之后，传统的

平面式电容器已无法存储足够的电荷， 电容器的设计进入三维立体时代。 其中最

主要的两股主流是堆迭式电容器和深槽式电容器。 前者以增加基板单位面积的表

面积及高介电系数材料(

Ta2O5,BST

)的研发为主，后者则直接在底材下方挖掘 深

槽以增加元件面积。 两种不同的技术各有其优缺点， 并且都已证实可以应用在 十

亿位元(

Giga Bit

)以后的记忆体制造。 动态随机存取记忆体的深槽电容器制 造方

法