Verdict結論
邏輯製程與記憶體製程最大的差異在於「最佳化的方向」。邏輯是為CPU、GPU、SoC將電晶體效能與運作速度最大化的設計,先進節點需要1,000~2,000道以上的製程步驟,並在多個層使用EUV。記憶體則以DRAM、NAND的每位元成本最小化、記憶胞積集度與良率為最優先,DRAM需要800~1,000道製程步驟,NAND因以堆疊層數提高容量,多半不需要EUV。
主要差異
| 比較項目 | 邏輯製程 | 記憶體製程 |
|---|---|---|
| 主要產品 | CPU、GPU、SoC、FPGA、ASIC等 | DRAM、NAND Flash、NOR Flash等 |
| 最佳化的方向 | 電晶體效能、運作速度、功耗 | 每位元成本、記憶胞積集度、良率 |
| 製程步驟數 | 先進邏輯為1,000~2,000道以上 | DRAM為800~1,000道,NAND依層數而定 |
| EUV曝光的運用 | 7nm以後在多數層使用EUV | DRAM:持續導入EUV;NAND:多半不需要EUV |
| 電晶體結構 | FinFET、GAA(先進節點) | DRAM:平面型/FinFET;NAND:Charge Trap型 |
| 製造主體 | 台積電、三星、英特爾(以晶圓代工為主) | 三星、SK海力士、美光(以IDM為主) |
| 設計與製程的自由度 | 需要多樣的IP與設計規則(客製化程度高) | 以重複的記憶胞結構進行量產最佳化為主 |
使用設備的差異
邏輯製程結合EUV曝光機、先進ALD/ALE設備、多層金屬導線用CMP設備等範圍廣泛的先進設備。記憶體方面,DRAM大量使用擅長深溝槽電容與高深寬比蝕刻的設備;3D NAND(垂直型NAND)則以能因應超過100層堆疊的超高深寬比蝕刻設備與CVD/ALD設備為核心。即使是同一類別的設備,邏輯與記憶體在規格與最佳化參數上也有很大差異。
商業模式的差異
邏輯以受託製造(晶圓代工)為主流,台積電、Samsung Foundry、Intel Foundry彼此競爭。記憶體則以三星、SK海力士、美光等一手包辦設計、製造與銷售的IDM(Integrated Device Manufacturer)模式為主。記憶體市場受景氣(循環)影響很大,資本支出的時機直接影響獲利。
常見問題
邏輯與記憶體,哪一方使用先進節點?
名稱上的「先進節點」由邏輯主導。記憶體的「節點名稱」以獨自的命名體系定義(DRAM的1α/1β世代、3D NAND的層數等),無法與邏輯的nm名稱直接比較。
NAND快閃記憶體為什麼不使用EUV?
3D NAND採取的策略不是水平方向的微縮,而是以垂直方向的堆疊(增加層數)提高位元密度,因此結構上對最先進的水平微縮曝光設備依賴度低。多數設計可用DUV(ArF浸潤式)因應,導入EUV的成本難以換得相應效益的局面持續存在。
記憶體與邏輯能混合製作在同一片晶圓上嗎?
將最佳化方向不同的製程混合在同一晶片上通常很困難。不過,運用先進封裝技術(如HBM般的堆疊、小晶片架構)將記憶體與邏輯就近配置的方法已成為主流。