美光放弃研究二十余年的4F² DRAM：为何坚守6F²并押注3D DRAM

美光在投入超过二十年的研究后放弃了4F² DRAM，其总裁兼首席技术官Scott DeBoer表示，该几何结构相比现有的6F²布局并无实质性的密度优势，同时会大幅增加制造成本和复杂性。这一决定是在美光的一场技术网络研讨会上宣布的，该研讨会还公布了公司的未来路线图。此举使美光成为唯一一家放弃4F²的主要DRAM制造商，而三星、SK海力士以及中国的长鑫存储（CXMT）仍在推进该技术。

美光放弃4F² DRAM，继续采用6F²

美光已终止其长期推进的4F² DRAM商业化努力，并将在可预见的未来继续基于成熟的6F²几何结构构建存储单元。该公司表示，他们在4F²上投入了“超过二十年”的研究，这种布局理论上比6F²可提升33%的密度。

美光的路线图转而聚焦于积极微缩6F²：高密度1δ（1-delta）存储正在提升良率，1-ε（1-epsilon）采用先进晶圆键合技术，正处于开发阶段，同时公司将“ζÅ”（zeta-埃）和“ηÅ”（eta-埃）列为平面DRAM的未来方向。美光位于博伊西的园区，近期刚完成500亿美元的扩建，将生产1δ存储。

4F²和6F²描述的是单元几何结构，而非工艺节点

4F²和6F²是DRAM单元几何结构，而非逻辑工艺节点。它们描述的是DRAM单元的形状和布局，而非其物理尺寸，物理尺寸由布局和工艺节点共同决定。

DRAM不使用与逻辑芯片相同的节点命名法，因为每个DRAM单元同时包含晶体管和电容器，这使得微缩更加复杂。DRAM厂商用1γ（gamma）和1δ（delta）等标签标记代际变化——这些希腊字母用于表示随时间推移的系列改进。

美光CTO称决定DRAM密度的是电容器间距，而非单元面积

美光总裁兼首席技术官Scott DeBoer认为，DRAM密度最终由电容器所需的间距决定，而非标称的单元面积。将几何结构从6F²缩小到4F²在纸面上看似是轻松的密度提升，但据DeBoer称，这实际上并不能带来多少密度增益，反而会大幅增加成本和复杂性。

DeBoer指出，美光“发明”了4F²，并花费了“超过二十年”的时间试图将该技术商业化，最终才将其放弃。Tom's Hardware在报道该路线图时也以标题总结了同样的结论，称该架构在增加制造复杂性和成本的同时，并未带来实质性的密度优势，且存在根本性的微缩限制。

3D DRAM是美光真正的长期目标

美光表示，DRAM的真正未来在于3D DRAM：即多层DRAM存储单元垂直堆叠的存储器件。这不同于简单地将DRAM堆叠在逻辑芯片之上，后者是美光所称的晶圆键合。

闪存堆叠三维单元已超过十年，但闪存依赖简单的电荷俘获晶体管，可以像摩天大楼的楼层一样堆叠。而DRAM单元是动态的：每个比特都需要一个精细的高深宽比电容器，并搭配一个不可避免地会泄漏电荷的晶体管。将这些高电容器横向翻转并垂直微缩，同时避免热串扰或信号破坏，需要对基本DRAM架构进行全面革新。

这一转变不会一蹴而就，但随着2D微缩达到其绝对物理极限，3D DRAM正是行业发展的方向。

三星、SK海力士和长鑫存储仍在推进4F²

美光的三大主要竞争对手——三星、SK海力士和长鑫存储——都在推进4F²设计。长鑫存储尤其声称将在今年年底前推出用于服务器DDR5 RDIMM的4F²内存。

短期内，如果竞争对手能够经济地大规模制造4F²内存，美光可能面临挑战。美光正押下重注，认为4F²将是一条昂贵且短暂的弯路。如果三星、SK海力士或长鑫存储投入数十亿美元资本支出采用垂直沟道晶体管，却在电容器微缩上早早碰壁，那么美光跳过这一过渡的决定将显得颇具先见之明。通过在zeta和eta时代利用高数值孔径EUV、先进材料和晶圆对晶圆键合技术，从成熟的6F²光刻中榨取剩余效率，美光旨在保留现金和工程资源，以便在单片3D DRAM经济可行时率先冲过终点线。

Hacker News评论者对这一说法持怀疑态度

Hacker News上获赞最多的批评观点质疑美光的公告究竟是战略，还是对竞争劣势的重新包装。

这听起来更像是落后于创新曲线的公司假装“跳过”创新，仿佛要跳向更好的创新。而事实是他们仍在坚持旧事物，只是将其重新包装成一种选择。如果“放弃4F²”真是个好主意，为什么要在竞争对手即将做出愚蠢选择发布它之前亮出底牌？为什么不等到事后再说？除非这并非什么高明战略，而是对投资者的公关说辞。

另一条评论认为，当前DRAM的高利润率使得进一步的研究投入变得不必要：“以他们目前的加价幅度，就算手工焊接比特也能领先，扩展现有工艺比在研发上投入更多更有意义。”

另一位评论者对近期任何工艺变化能否大幅改变DRAM经济性持悲观态度，写道：“我仍然看不到在不久的将来有什么重大突破能把DRAM的BOM成本降到每GB 1美元以下。即使是4F²也做不到。”

还有两条评论涉及演示和供应问题。一条指出路线图图片“看起来像乱码”，并开玩笑说“我很兴奋能买到6F²ζÅ DRAM，但我想它会留给那些并不存在的人工智能数据中心。”另一条则对文章未包含对比两种单元布局的示意图表示失望，写道：“令人失望的是，他们没有放一张图来展示6T和4T的区别。”

关键事实一览

美光在投入超过二十年的研究后放弃4F² DRAM，将继续采用6F²。
4F²理论上比6F²可提升33%的密度，但美光表示实际密度由电容器间距决定，而非单元面积。
美光的路线图目标是1δ（提升良率）、1-ε（先进晶圆键合，开发中），随后是用于平面DRAM的ζÅ和ηÅ。
美光博伊西园区，作为500亿美元扩建的所在地，将生产1δ存储。
三星、SK海力士和长鑫存储均继续推进4F²；长鑫存储声称将在年底前推出4F²服务器DDR5 RDIMM。
美光的长期赌注是单片3D DRAM，这需要全面的架构革新，因为DRAM单元将泄漏的晶体管与高深宽比电容器配对。