电脑卡顿转圈时,你大概不会想到,二十年前一场发生在头发丝几千分之一尺度上的技术竞赛,早已为今日的流畅体验埋下伏笔。
茂德科技的首批90纳米堆叠式制程12英寸晶圆产出,平均良率超过60%-9。三星、海力士等全球DRAM大厂的90纳米制程均已达大量投产阶段-5。

当时,这项被称作 DRAM 90 纳米制程的技术突破,正在悄悄降低我们购买电脑的成本,提升我们使用电子设备的体验。

2005年的半导体行业弥漫着一种兴奋的期待。那一年,英飞凌与南亚科技共同宣布,它们联合开发的90纳米DRAM制程技术已成功通过认证-1。
当年5月底前,英飞凌已有5%的全球生产量从110纳米转向了这项新技术-1。
这不是简单的数字变化。在半导体领域,制程纳米数越小,意味着在同样面积的晶圆上能制造出更多的芯片。从110纳米到90纳米,芯片尺寸进一步缩小,每片晶圆产出的芯片量增加了30%以上-1。
90纳米制程带来的最直接影响是生产成本的大幅下降。芯片尺寸缩小与12英寸晶圆的普及双管齐下,显著提高了生产效率-1。
对于普通消费者而言,这意味着内存条价格的下降和个人电脑成本的降低。更令人振奋的是,这种成本降低并没有以牺牲性能为代价。
相反,更小的制程恰恰是高速、低功耗DDR2和DDR3 SDRAM得以实现的关键-1。
英飞凌和南亚科技在推出90纳米制程时,已经规划了包括512Mb DDR2 SDRAM在内的多款产品,并计划在2005年下半年陆续上市-1。内存容量和速度的提升,直接推动了个人计算体验的飞跃。
DRAM 90纳米制程的成功并非偶然。它建立在多项关键技术突破的基础上,其中最核心的是193纳米光刻技术的应用-1。
这项在110纳米制程时期就已引入的先进技术,为向更小制程迈进提供了可能。
在90纳米制程中,工程师们还引入了一种名为 “棋盘式内存数组” 的创新设计-1。这种设计使得通过改进的平面标准制程就能实现优越的存储电容,而无需使用复杂的高介电质材料。
工艺简化进一步降低了生产难度和成本。当时,台积电的90纳米嵌入式动态随机存取存储器技术已经能够实现80Mb的高密度宏设计和500MHz的高速性能-2。
90纳米制程成为DRAM厂商竞技的新战场。茂德科技在2005年7月宣布,其位于中部科学园区的12英寸厂首批采用90纳米制程的晶圆良率已超过60%-5。
这使茂德成为台湾首家采用90纳米堆栈式制程技术投产的DRAM厂商-5。
良率是衡量芯片制造技术成熟度的关键指标。茂德预计将良率提高到80%并不困难,这一信心部分来自合作伙伴海力士的技术支持-5。
随着良率稳定提高,茂德计划在2006年第一季度实现月产1.5万片,并在第四季度达到每月3万片的量产规模-5。
90纳米制程的影响远不止于传统内存条。这项技术开启了DRAM在更多领域的应用可能,特别是在嵌入式系统领域。
台积电使用90纳米嵌入式DRAM制程技术为微软Xbox 360游戏机生产绘图内存芯片就是一个典型案例-2。
与传统的SRAM制程相比,90纳米嵌入式DRAM制程的操作及待机耗电量更低,宏尺寸也缩小了一半以上-2。
采用这种制程能够节省模块空间,增强系统稳定性,并降低内存的软错误率-2。这些优势使得90纳米DRAM技术特别适合需要高总线带宽的系统单芯片,如数字电视和游戏机等产品-2。
尽管DRAM 90纳米制程带来了诸多进步,但它也面临着特有的挑战。一项针对130纳米、110纳米和90纳米三代DRAM技术的研究发现,在同等压力条件下,90纳米DRAM的软错误率在三者中最高-7。
随着制程缩小,芯片对电气特性和环境因素变得更加敏感。90纳米DRAM在高温高压加速应力测试中,工作电流增加的百分比也更大-7。
这些发现提醒我们,技术进步往往伴随着新的难题。90纳米制程虽然提升了集成度和性能,但也对芯片的稳定性和可靠性提出了更高要求。
当台积电使用90纳米嵌入式DRAM制程为Xbox 360生产绘图内存时,游戏画面流畅度达到了新高度-2。茂德科技12英寸晶圆厂在短短14个月内从动工到产出首批90纳米DRAM晶圆-9。
这场发生在2005年前后的芯片制程竞赛,已经将电子设备性能推向前所未有的水平。90纳米如同一条无形红线,划开了传统计算与高效能计算时代的界限。
提问一:我一直听说芯片制程越小越好,但这个90纳米DRAM好像已经是很多年前的技术了。相比现在的10纳米、7纳米,90纳米制程当时到底解决了什么实际问题?
嘿,这个问题问得特别好!确实,现在动不动就听到7纳米、5纳米,90纳米听起来像是“上古时代”的技术。但在2005年左右,DRAM 90纳米制程可是个革命性的突破,它解决了几个非常实际的问题:
首先是成本问题。从110纳米缩小到90纳米,每片晶圆能生产出的芯片数量增加了30%以上-1。这意味着同样生产一片晶圆,厂家能多赚30%的芯片,成本自然就降下来了。对于我们消费者来说,最直接的感觉就是内存条和电脑变得更便宜了。
其次是性能提升。你可能不知道,更小的制程是当时高速、低功耗DDR2和DDR3内存实现的关键-1。90纳米制程让内存速度更快、耗电更少,电脑用起来更流畅,笔记本电池也能用更久。
然后是应用扩展。90纳米制程让DRAM能够被“嵌入”到更多芯片里。比如微软Xbox 360的绘图内存,就是用90纳米嵌入式DRAM做的-2。这种设计让游戏机性能更强,但体积和耗电却没有大增。
最后是技术铺垫。没有90纳米制程的成功,后续的70纳米、50纳米就不会来得那么顺利。它验证了许多新技术,比如193纳米光刻技术和“棋盘式内存数组”设计-1,为后续更小制程铺平了道路。
所以啊,别看90纳米现在听起来不咋地,在当时可是个大明星,解决了从成本到性能的一系列实际问题!
提问二:文章里提到90纳米DRAM的软错误率比较高,这是什么意思?对普通用户使用电脑有什么实际影响吗?
哎呀,你注意到了这个挺技术性的点!所谓“软错误率”,简单说就是内存芯片在没有任何物理损坏的情况下,偶然出现数据错误的概率。就像你写字时手突然抖了一下,写错了个字,但手本身没问题。
研究显示,在相同压力测试下,90纳米DRAM的这种“手抖”概率确实比130纳米和110纳米的要高一些-7。原因嘛,制程越小,芯片里的结构就越精细越脆弱,对外界干扰就更敏感。
但对咱们普通用户来说,完全不用为此担心!为什么呢?
首先,芯片设计师早就想到了这些问题。他们会通过各种纠错技术和保护电路来降低软错误的影响。就像给精细仪器加个防震包装一样。
对于日常使用——上上网、办办公、玩玩游戏——这种软错误的影响微乎其微。只有在那些要求极高可靠性的领域,比如航天计算、金融交易系统,工程师才会特别关注这些细节。
事实上,正是因为90纳米制程在性能、成本上的巨大优势,厂商们才愿意接受并解决它带来的一些小挑战。而且随着技术成熟,后续的90纳米产品在可靠性方面也有很大改进。
所以啦,普通用户尽管放心用,享受90纳米制程带来的更快更便宜的电子设备就好,那些技术问题交给工程师们操心吧!
提问三:现在的DRAM技术已经发展到10纳米级别了,90纳米制程还有在用吗?还是已经完全被淘汰了?
哈哈,这个问题很有意思!虽然现在高端DRAM已经进入10纳米时代,但90纳米制程并没有完全消失,它只是转移到了不同的“战场”。
在一些对成本极其敏感的领域,90纳米甚至更成熟的制程仍然有其用武之地。比如某些简单的嵌入式系统、家电控制器、基础工业设备等,不需要最顶尖的性能,但要求极低的成本和极高的可靠性,成熟制程反而是更好的选择。
另外,许多芯片不会全部采用最先进制程。比如一颗复杂的系统单芯片,可能CPU部分用7纳米,但某些模拟电路或内存部分用90纳米或其他成熟制程。这种混合设计既能保证性能,又能控制成本。
还有一点,半导体制造设备非常昂贵,一条生产线动辄数十亿美元。即使有了更先进的生产线,许多厂家也不会立刻淘汰旧的90纳米生产线,而是用它来生产仍有市场需求的产品。
这就好比公路系统,有了高速公路,但国道、省道仍然在发挥作用,各自服务不同的需求。
所以啊,90纳米制程就像一位从一线退下来的老师傅,虽然不再冲锋在技术最前沿,但在自己擅长的领域依然发挥着重要作用。技术的进步不是简单的新旧替代,而是根据不同需求,形成多层次的技术生态。