DDR4/DDR5: Samsung fertigt erste Chips für Arbeitsspeicher mit EUV

Samsung hat in den Forschungs- und Entwicklungsabteilungen die erste Million Speicherchips mit EUV-Technologie belichtet. Sie sind für den Start in die Massenproduktion im kommenden Jahr vorgesehen, dann sowohl für bisherige DDR4-Varianten als auch den Nachfolger DDR5, der damit nun ein offizielles Datum hat.

Der neue Fertigungsschritt für die 16-Gbit-Chips basiert auf der 10-nm-Produktserie. Als vierte Generation steht nun auch die offizielle Bezeichnung fest: 1a wird der Prozess genannt. Er folgt damit 1x, 1y und 1z, die jeweils Optimierungen in der 10-nm-Liga waren. 1x waren in der Regel 18 oder 19 nm, darauf folgte 1y. Vermutungen legen nahe, dass dies im Vergleich der Logic-Chips ungefähr 14 bis 16 nm gewesen sein dürften.

Wofür 1z im Bereich der Nanometer steht, war bisher nicht eindeutig – und das gilt nun ebenfalls für 1a. Wie bei 7 nm und 5 nm bei Halbleiterherstellern versteht jeder etwas anderes darunter – es sind primär Marketingbegriffe geworden. Die Einordnung entspricht in etwa: 1x deckt alles zwischen 17 nm und 19 nm ab, 1y zwischen 14 nm und 16 nm und der neuere Schritt 1z von 12 nm bis 14 nm. 1a wiederum könnte eine Mischung aus älterem Prozess nur mit EUV-Belichtung sein – so war es zumindest zu Beginn der neuen Technik im Logik-Bereich.

DDR5 kommt ab 2021 aus EUV-Scannern

Zwar noch nicht genauer benannt, wird das Jahr 2021 den Startschuss für DDR5-Speicher geben. Voraussichtlich Server-Prozessoren werden die ersten Paarungen für den neuen Speicherstandard markieren, die in den Jahren darauf in weiteren Bereichen vollzogen werden soll. LPDDR5 als spezieller Ableger für den mobilen Sektor feierte sein Debüt bereits zu Beginn dieses Jahres und soll ab 2021 auch durch den Einsatz von EUV-Scannern produziert werden.

Der Einsatz von EUV-Lithografie für DRAM-Chips ist relativ neu, aber keine Überraschung. Bereits seit Jahren auf den Roadmaps vermerkt, wurde erwartet, dass das neue Belichtungsverfahren rund drei Jahre nach dem ersten kommerziellen Einsatz bei Logik-Chips auch bei DRAM genutzt werden wird. Dieser Zeitplan könnte am Ende exakt stimmen.

Die Vorteile von EUV sind die gleichen wie bei Logik-Bausteinen. Produktionsschritte der ebenfalls immer komplexer werdenden DRAM-Chips werden reduziert, aufwendige Multi-Patterning-Verfahren fallen weg. Laut Samsung sei zudem die Genauigkeit höher, was sich positiv auf die Geschwindigkeit der Chips und letztlich den Yield auswirkt.

Kapazitätserweiterungen bei DRAM

Der Preisverfall bei DRAM ist noch nicht ausgestanden, da plant Samsung für die Zukunft bereits mit weiteren zusätzlichen Kapazitäten. Nicht nur sollen die neuen EUV-Belichtungsmaschinen die Produktivität in den 300-mm-Wafer-Fabriken verdoppeln, auch will Samsung eine zusätzliche Produktionslinie errichten, die den Standort Pyeongtaek weiter stärkt. Diese soll im zweiten Halbjahr 2020 einsatzbereit sein.