CPU已经用上5nm，为何DRAM内存依然在10nm踏步？深入分析来了

iPhone 12系列即将用上5nm工艺的A14处理器，而DRAM内存行业依然在打磨10nm级工艺，三星、美光等内存制造商已在这一级别上踌躇多年。为什么没有7nm级内存芯片问世？是改进工艺的收益不够高还是压根做不到？

新工艺对DRAM成本影响明显：

DRAM单元尺寸可使用nF2表达，其中n是一个通常在6到8之间的常数，F是工艺技术特征尺寸。当n=8时，10nm下的单元面积为8 x (10 x 10)=800平方纳米，如果改用7nm尺寸则这一面积会减少到392平方纳米，节省大约51%的面积。从而可以在同一晶圆内多容纳近一倍的DRAM芯片。

实际上上面的例子太理想化了，以某内存厂商为例，第一代1xnm级工艺实际相当于17~19nm，第二代1y级工艺相当于14~16nm，一直发展到第三代1znm级才达到11~13nm，这个过程大约用了四年左右，可谓是举步维艰。

DRAM臣妾做不到：

DRAM内存的设计可以用1T1C来表达，即一个晶体管和一个存储电荷的电容器。DRAM单元中的电容器必须足够大以存储可以测量的电荷。

进一步减少DRAM单元的横向尺寸（长度和宽度）会使电容功能失效，而降低电容器高度同样不可行：美光DRAM产品高级总监Debra Bell曾表示，在单元电容器缩放中，高度和横向尺寸比率存在挑战。其中一个或两个太小会导致电容无法发挥它的作用，DRAM内存也就无法工作了。

此外，随着单元尺寸的缩小以及阵列中加入更多的单元，字线和位线的相对长度会增加，并影响将电荷放入电容和沿线移动电荷所需的时间。最终的结果是DRAM内存在短期内都无法突破到10nm以下工艺，业界预计至少2025年前都是不可行的。新的突破需要在基础材料或结构设计上做出重大改变，而这并不是可以一蹴而就的。