DRAM技术发展史年表

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，HHLoor和ECastellani发明了光刻工艺。1963年，F.M.Wanlass和C.T.Sah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R.H.Dennard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8.5mm2，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，4kbDRAM问世。硅片直径为75mm芯,片面积为15.9mm2，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，16kbDRAM问世。硅片直径为75-100mm,芯片面积为16.2mm2，集成度为37000，采用的主要技术为二层多晶硅技术。1978年，64kbDRAM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26.6mm2，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，256kbDRAM问世。硅片直径为125-150mm,芯片面积为34.8mm2，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，1MbDRAM问世。硅片直径为150mm芯,片面积为51mm2，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—4MDRAM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4MDRAM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4MDRAM存,取时间为95ns。同年，东芝利用CMOS工艺生产出4MDRAM，存取时间为80ns。硅片直径为150-200mm,芯片面积为91mm2，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64kbDRAM，采用2.5微米工艺，集成度为150000.1988年，16MbDRAM问世。硅片直径为200m（m8英寸）,芯片面积为135mm2，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ROM1992年，韩国三星电子采用统一的经营结构，开发出世界第一个64MDRAM。硅片直径为200-250mm,芯片面积为135mm2，集成度为140000000，采用的主要技术为超净技术和低电压化技术。64MbDRAM的工作电压大多为3.3V。1992年，美国Rambus公司推出第一代RambusDRAM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256MDRA，M当时大多数公司仍处在科研开发阶段。256MDRAM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1GDRAM。其1GDRAM每个晶片含22亿个晶体管及电容器，晶片尺寸仅9cm2(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。1GDRAM的成功研制使得日本在存储器竞赛中再次超越了韩国。1GbDRAM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RambusDRAM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1.6GDRAM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1GBDRAM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4GbDRAM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/cm2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4GbDRAM0.13微米的尺寸要求。该器件的存储单元尺寸为0.59x0.34微米，即0.20um2。1997年，日本NEC采用多值技术开发了4GbDRAM。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）TiO3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 SDRA（MSynchronousDynamicRandomAccessMemory），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。 SDRA（MSynchronousDynamicRandomAccessMemory），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。 DDR：DoubleDataRate，即双倍数据速率。 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 。1997年，现代电子在世界上首次开发1G的SDRA。M1998年，三星开发出世界第一个128MBSDRA1以M及128MBFlash内存。1999年，三星电子开发出世界第一个1GFlash内存原型并成为世界第一个实现1GDDR2DRAM芯片商业化的公司；同年三星电子开发出世界第一个1GHzCPU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256MSDRAM芯片；三星电子还开发出第一款可以具备DDR制造选项的128MSDRA。M1999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128MSDRAM（0.18微米）和64MSDRA（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288MRAMBUS3DRAM和GDD4GDDR是4GDDR是GraphicsDoubleDataRate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。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/90nmCMOS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256kbCMOSMRAM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16MDDRSRA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/256MDDR333和256MRAMBUSDRA。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128MBDDRSDRA。M年，海力士开发1GDDRDRAM模块并在世界上首次开发高密度大宽带256MB的DDRSDRA；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1MOUM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1GbDDR2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256MSDRA。M2003年，东芝和NEC公司的联合研究小组计划采用0.25μm磁性隧道结（MTJ）与0.18μmCMOS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。年，TI公司已推出64MbFRAM（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。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DRAMⅡ产品的资格。RLDRAⅡM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。年，海力士成为世界最先开发512MbGDDR、4业界最高速度及最高密度GraphicsDRAM的企业，并在业界最先推出JEDEC标准8GBDDR2R-DIM。M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50nm1GDRAM。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30nm64GbNANDFlash NAND-flash内存是flash 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。2006年，海力士在业界最先发表60nm1GBDDR2800MH基z础模块并开发出世界最高速的200MHz512MBMobileDRAM。2007年，三星开发出了世界第一款30nm64GbNANDFlash?内存。2008年，海力士引进2-Rank8GBDDR2RDIM RDIMM：即RegisteredDIMM，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 RDIMM：即RegisteredDIMM，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。2009年，三星开发出世界第一款40纳米DRAM2009年，海力士最先开发出44nmDDR3DRAM。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、3bitNAND闪存2010年，海力士开发出20nmClass64GbNANDFlash和全球首个2Gb移动低功耗DDR2DRA。M2010年，美光科技(MicronTechnology,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1GBDDR4DRA和M生产世界第一款64GBMLCNAND闪存；它还生产出世界上第一款20nm级2GBDDR3DRA以M及开发出世界上第一款30nm级4GBLPDDR3DRA。M2011年，海力士开发出30nmClass2Gb高性能DDR4DRA；M并利用TSV TSV:在半导体微电子领域，代表硅通孔技术。在3DIC封装及MEMS TSV:在半导体微电子领域，代表硅通孔技术。在3DIC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(viafirst)与后通孔(vialast)。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10μm发展到现在(2001年)的0.18μm;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1kDRAM发展到现在(2001年)的1GDRAM。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250/350MHzDDR已占