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2025年ASML:DRAM技术转变带来的光刻机收入增长!
发布于 2025-10-22 10:42 阅读()
在智能手机、AI服务器、云计算中心的运行中,DRAM(动态随机存取存储器)扮演着“临时数据仓库”的关键角色,其技术水平直接决定了电子设备的运算速度与能效。近期,全球半导体行业正迎来DRAM领域的历史性技术变革——从依赖极紫外光刻(EUV)的平面缩放,转向垂直架构设计,未来更将迈向三维堆叠(3D DRAM)。这场变革不仅将大幅降低芯片制造成本,还将重塑ASML、三星、SK海力士等全球半导体巨头的竞争态势,甚至为行业催生新的增长点。
过去二十年,DRAM行业提升数据存储密度的核心思路的是“缩小特征尺寸”——通过不断减小芯片上晶体管和电容器的间距(即“特征尺寸F”),在同样大小的晶圆上集成更多存储单元。自2022年DRAM进入1a节点后,制造商不得不依赖ASML的EUV设备来实现更精细的电路图案,但EUV设备成本极高,且每代新节点所需的EUV曝光次数持续增加,给三星、SK海力士等企业带来沉重的成本压力。
为突破这一瓶颈,行业开始转向架构创新,核心方向是从当前主流的6F²单元架构过渡到4F²架构。这里的“F²”代表DRAM单元的面积单位,数值越小,相同晶圆上能集成的存储单元越多。与6F²相比,4F²架构的关键突破在于“垂直集成”——将原本并排摆放的晶体管和电容器改为垂直堆叠,比如三星的“垂直沟道晶体管(VCT)”和SK海力士的“垂直栅极(VG)”设计,通过这种结构调整,DRAM单元面积可缩小约30%,且无需进一步缩小特征尺寸。
技术调整带来的直接好处十分显著。ASM国际数据显示,4F²架构会让DRAM的特征尺寸从当前6F²的9nm回调至11nm,这一“重置”能大幅减少EUV设备的使用:东京电子测算,4F²架构下EUV光刻层数可减少超50%,SK海力士更是表示,其EUV相关成本有望降至6F²时代的一半。按照行业规划,三星、SK海力士预计在2027年末至2028年推出采用4F²架构的D0a节点DRAM,2029年前后实现大规模量产。
值得注意的是,不同企业的技术路线选择存在差异。美光科技由于较晚采用EUV技术,计划跳过4F²阶段,直接研发3D DRAM。TechInsights数据显示,截至2022年8月,美光拥有超过30项3D DRAM相关专利,远超三星的15项和SK海力士的10项,这为其直接推进三维技术奠定了基础。
如果说4F²是DRAM技术的“过渡方案”,那么3D DRAM则是行业公认的长期终极方向。这种技术借鉴了3D NAND的思路,将DRAM存储单元旋转90度后垂直堆叠多层,通过增加堆叠层数而非缩小特征尺寸来提升存储密度——就像把“单层平房”改造成“多层高楼”,在同样的地面面积上容纳更多住户。
Yole(法国半导体研究机构)预测,3D DRAM的特征尺寸可放宽至20-25nm,这一尺寸无需依赖EUV设备,传统的深紫外光刻(DUV)即可满足制造需求。对于半导体行业而言,这意味着长期困扰的EUV依赖问题将得到缓解:东京电子明确表示,3D DRAM架构下将完全消除对EUV的需求。
不过,3D DRAM的落地仍需时间。当前技术面临两大挑战:一是硅晶体管的高温制造工艺与多层堆叠不兼容,需要研发低温可加工的氧化物半导体材料;二是水平放置的电容器需要新型超高介电常数(高k)材料,才能保证足够的电荷存储能力。行业普遍预计,3D DRAM将在2030年后逐步进入研发验证阶段,2030年代中期实现规模化生产。
作为全球EUV设备的唯一供应商,ASML的业绩与DRAM、逻辑芯片的技术路线深度绑定。从短期来看,ASML仍将受益于行业需求:特斯拉的订单、英特尔对先进制程的投资、AI热潮带动的高带宽存储器(HBM)需求,以及SK海力士采购的高数值孔径(High-NA)EUV设备,都将支撑其未来1-2年的出货增长。数据显示,ASML对DRAM厂商的EUV出货量预计从2025年的15台增长至2028年的近30台。
但长期来看,DRAM技术变革将给ASML带来压力。伯恩斯坦研究模型显示,DRAM贡献了ASML未来5年EUV总出货量的35%-40%,而4F²架构会让EUV出货量在2027-2028年达峰后趋于平稳,3D DRAM的普及更将直接削减EUV需求。此外,逻辑芯片领域向全环绕栅极(GAA)技术的过渡也会降低光刻强度,多重因素叠加下,ASML的EUV业务增长预计在2030年前后放缓。
DRAM技术从“依赖光刻”转向“架构与材料创新”,也为半导体设备行业的其他领域带来新机遇。其中,先进封装和蚀刻、沉积设备企业成为主要受益者。
在先进封装领域,4F²架构需要采用“晶圆对晶圆(W2W)混合键合”技术——将DRAM的外围电路和存储阵列分别制造在两片晶圆上,再通过键合工艺堆叠在一起,这一过程需要高精度的晶圆研磨和键合设备。DISCO作为全球晶圆研磨设备的龙头,已在NAND领域占据主导份额,有望将优势延伸至DRAM领域;东京电子则预计,W2W混合键合市场规模将从2025年的1000亿日元增长至2030年的3000亿日元,年复合增长率达24%。
在蚀刻与沉积领域,4F²的垂直晶体管和3D DRAM的多层堆叠,都需要更复杂的蚀刻工艺(如高深宽比沟槽加工)和原子层沉积(ALD)技术。ASM国际已推出针对4F²的新型ALD工艺,可实现位线、字线的精准沉积,以及垂直结构的稳定支撑;该公司预测,ALD市场规模将从2024年的30亿美元增长至2030年的51-61亿美元,外延(Epi)市场也将从15亿美元扩张至25-32亿美元,增长动力主要来自DRAM技术变革。
对于中国半导体企业而言,DRAM技术变革提供了特殊的追赶机遇。由于EUV设备进口受限,中国企业在传统平面缩放路线D DRAM技术不依赖EUV,为其提供了“换道超车”的可能。据悉,长鑫存储(CXMT)、长江存储(YMTC)已启动4F²技术的研发,长期更计划布局3D DRAM。
不过,国际巨头仍握有明显的先发优势。从专利积累来看,三星、SK海力士早在2011年就开始申请3D DRAM相关专利,2018-2019年更是加速布局;美光凭借超过30项核心专利,在3D DRAM技术储备上领先。这些企业通过多年研发,已解决了垂直晶体管制造、多层堆叠兼容性等关键难题,短期内仍将主导全球DRAM市场。
这场DRAM技术变革,本质上是半导体行业从“以光刻为核心”向“架构与材料协同创新”的思路转变。对于普通消费者而言,技术进步将带来更高效、更低成本的存储产品,推动AI终端、智能汽车等设备的普及;对于行业而言,新的技术路线将打破原有的竞争格局,催生更多细分领域的龙头企业,持续为全球半导体产业注入新活力。
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