SK海力士全球首次在移動端DRAM制造上采用HKMG工藝

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SK海力士全球首次在移動端DRAM采用了“HKMG（High-K Metal Gate）”*工藝，成功研發(fā)出了LPDDR5X（Low Power Double Data Rate 5X），并于近期開始正式銷售。

*HKMG（High-K Metal Gate）：在DRAM晶體管內(nèi)的絕緣膜上采用高K柵電介質(zhì)，在防止漏電的同時還可改善電容（Capacitance）的新一代工藝。不僅可以提高內(nèi)存速度，還可降低功耗。

這款產(chǎn)品可在固態(tài)技術(shù)協(xié)會（JEDEC，Joint Electron Device Engineering Council）規(guī)定的超低電壓范圍（1.01~1.12V）內(nèi)運行，功耗也比上一代產(chǎn)品減少了25%，從而實現(xiàn)了業(yè)界最高能效。

移動端DRAM又稱作LPDDR，其中的LP代表“Low Power（低功耗）”。可見低功耗是最關鍵的因素。移動設備的電量有限，為了延長產(chǎn)品的使用時間，就必須盡可能地降低電耗。

這就是內(nèi)存產(chǎn)品在加快速度的同時，也注重低功耗的原因。SK海力士推出的LPDDR5X產(chǎn)品，在移動端DRAM中首次引入了HKMG工藝，在提高產(chǎn)品性能的同時降低了電耗，可謂是一箭雙雕。

LPDDR5X的功耗變低，意味著采用LPDDR5X的移動設備充一次電可使用時間更長。消費者使用的電力也將隨之大大減少，與SK海力士一貫堅持的ESG經(jīng)營理念一脈相承。此外，本次SK海力士成功研發(fā)的LPDDR5X的速度比上一代產(chǎn)品加快了33%，可達8.5Gbps。

SK海力士率先在LPDDR產(chǎn)品采用HKMG工藝的舉動引起了業(yè)界的不少關注。有業(yè)內(nèi)人士評價稱，SK海力士再一次憑借大膽的挑戰(zhàn)，取得了驚人的成果。SK海力士團隊到底都是何方“神圣”，可以如此不斷突破極限，打造卓越產(chǎn)品？

本期，SK海力士新聞中心采訪了成功研發(fā)LPDDR5X的“大神”們——Mobile & Auto策劃團隊的李在赫TL（Technical Leader）、功能器件（Function Device）團隊的南基奉TL 、Canopus LPD5 PE團隊的趙誠權(quán)PL（Project Leader）、設計品質(zhì)創(chuàng)新團隊的金顯承TL和MCP/MO Enablement團隊的李旭宰PL，來聽聽他們在研發(fā)過程中的一些幕后花絮，感受他們的挑戰(zhàn)精神。

▲SK海力士實現(xiàn)世界最早、最高成就的LPDDR研發(fā)歷程不斷實現(xiàn)了更快的運行速度和更低的功耗

LPDDR（Low Power Double Data Rate）被稱為移動端DRAM，主要用于智能手機、筆記本、平板電腦等無線電子產(chǎn)品。與一般DRAM相比，LPDDR具有體積小、功耗低的優(yōu)勢，可以減小無線電子產(chǎn)品的體積，并延長使用時間。近來，智能手機等市場對移動設備的需求激增，進一步助推了LPDDR的快速發(fā)展。隨著人們愈發(fā)強調(diào)環(huán)境因素，低功耗的LPDDR備受青睞。

▲ LPDDR5X的速度較LPDDR5提升了33%，僅1秒就可以下載13部5GB大小的視頻

SK海力士緊跟市場趨勢，不斷深耕LPDDR的研發(fā)。繼去年成功量產(chǎn)業(yè)界最高容量的18GB LPDDR5后，今年再次成功研發(fā)出業(yè)界最快的LPDDR5X（4266MHZ/8.5Gbps），向外界證明了公司在存儲器半導體領域的領先地位。本期內(nèi)容中，我們聆聽一下研發(fā)和銷售卓越的產(chǎn)品，引領著半導體生態(tài)圈的SK海力士主角們。

▲ 五位LPDDR5X開發(fā)主角正在笑著回憶以往的故事（從左到右，南基奉TL、趙誠權(quán)PL、金顯承TL、李在赫TL、李旭宰PL）

揭曉全球最快的LPDDR5X的研發(fā)過程

有句玩笑說：“只有嚴刑逼問外星人才能獲得半導體技術(shù)”，可見其難度之大。想成功研發(fā)新一代半導體產(chǎn)品并實現(xiàn)量產(chǎn)，需要策劃、設計、生產(chǎn)、銷售等眾多成員的共同努力。負責產(chǎn)品策劃的李在赫TL回想起LPDDR5X的策劃過程，這樣說道：“一般來說，新一代產(chǎn)品的策劃在數(shù)年前開始。在策劃LPDDR5X時，實現(xiàn)8.5Gbps的產(chǎn)品規(guī)格實屬不易。當時，各個相關部門也是議論紛紛。但我們卻很有信心，這種信心讓我們最終在目標期間內(nèi)成功完成業(yè)界最快、最低功耗的LPDDR5X。”

▲李在赫TL面帶笑容，向我們敘述LPDDR5X的策劃過程

如今，研發(fā)團隊可以笑容滿面地從容講述LPDDR5X的研發(fā)過程，但在先前攻堅克難的階段，他們卻吃了不少苦頭。負責LPDDR5X產(chǎn)品設計的金顯承TL回憶道：“技術(shù)研發(fā)真是要過五關、斬六將，每天都在苦思冥想該如何進一步提高速度、減少功耗。相關會議也是無休無止。”

▲金顯承TL敘述成功研發(fā)LPDDR5X的幕后故事

金顯承TL總結(jié)出了在重重困難下依舊成功研發(fā)出LPDDR5X的理由：“在我看來，LPDDR5X的成功得益于自由的研發(fā)氛圍。其實，開發(fā)LPDDR這樣的衍生產(chǎn)品時，我們一般不會大幅度地修改電路。但這次的工作環(huán)境相對自由，所以在設計過程中，我們也自由地嘗試修改電路或采用新技術(shù)等等。我覺得這種自由的工作氛圍和采用新技術(shù)的挑戰(zhàn)精神，是本次項目成功的一大重要因素?！?/p>

在LPDDR5X的研發(fā)過程中，團隊需要考慮的不僅僅是如何提高產(chǎn)品的運行速度。LPDDR產(chǎn)品主要用于智能手機市場，鑒于該市場周期性地上市新產(chǎn)品，需要及時跟進市場時機成功推出LPDDR5X。

負責產(chǎn)品工程的趙誠權(quán)PL在當時也因這一問題倍感壓力。但在攻堅克難后，他跟我們分享了自己的成功經(jīng)驗：“我們要緊跟智能手機新品開發(fā)進度推出并提供產(chǎn)品，才能夠確保產(chǎn)品的競爭力。這樣的條件給我們帶來了較大的心理負擔。最終，我們能在限定的時間內(nèi)及時推出LPDDR5X，更使其生產(chǎn)良率領先于先前負責的所有產(chǎn)品，這讓我更為自豪?！?/p>

▲趙誠權(quán)PL(從右數(shù)第二位)向我們講述研發(fā)時的受壓心境

在產(chǎn)品測試過程中，研發(fā)團隊也遇到了各種始料未及的難題。南基奉TL負責設計半導體制造的許多工藝流程（PI，Process Integration），他說：“LPDDR5X的研發(fā)過程中，我們也遇到了許多意料之外的問題。但每次問題出現(xiàn)，相關部門都會攜手合作，一起分析原因并尋找解決方案。正是同事們的這種積極態(tài)度，造就了LPDDR5X的成功研發(fā)?！?/p>

LPDDR5X的環(huán)保特性賦能愈發(fā)重要的ESG經(jīng)營

SK海力士推出的LPDDR5X不僅速度快，還可以在JEDEC*指定的超低電壓范圍（1.01~1.12V）內(nèi)運行，比前一代產(chǎn)品減少了25%的功耗。

*JEDEC：固態(tài)技術(shù)協(xié)會（Joint Electron Device Engineering Council）, 規(guī)定半導體標準規(guī)格的機構(gòu)。

在LPDDR5X研發(fā)過程中，SK海力士切實踐行了ESG經(jīng)營理念。李在赫TL說道：“除了延長移動設備的使用時間，我們還考慮了ESG因素，試圖顯著減少電子產(chǎn)品的電力消耗。這種努力并沒有白費，LPDDR5X相較于上一代產(chǎn)品，可節(jié)省25%的功耗?！?/p>

▲李旭宰PL重點強調(diào)LPDDR5X的低功耗特點

李旭宰PL補充道：“比起搭載上一代產(chǎn)品的智能手機，采用LPDDR5X的智能手機有更長的續(xù)航時間。這意味著，消費者充一次電可以使用更長時間。換句話說，充電次數(shù)減少了，耗電量也就減少了，也從而起到了減碳的作用?！?/p>

此外，為進一步加強SK海力士的ESG經(jīng)營，許多人認為公司員工需采取更積極的態(tài)度去實踐ESG價值。對此，李在赫TL表示：“在產(chǎn)品研發(fā)過程中，我們從策劃階段就要積極考慮ESG因素，只有這樣，在實際開發(fā)過程中才可以切實落實ESG價值?！?/p>

趙誠權(quán)PL也說道：“從設計到產(chǎn)品策劃，我們在所有研發(fā)階段都積極實踐ESG價值。比如在測試產(chǎn)品時，我們會盡量縮短測試時間，設計階段也盡量考慮產(chǎn)品以最低電耗運行等。”

“挑戰(zhàn)精神可以打造更強的SK海力士”

速度更快、功耗更低的LPDDR5X是SK海力士員工們經(jīng)過不斷思考、付出辛勤汗水后結(jié)出的碩果。負責營銷的李旭宰PL告訴我們，包括系統(tǒng)級芯片（SoC，System on Chip）企業(yè)在內(nèi)的眾多客戶對SK海力士新推出的LPDDR5X產(chǎn)品都贊不絕口?！癓PDD5X可以減少20%以上的電耗，客戶對此的反饋也相當不錯，這真的讓我們覺得很欣慰?！?/p>

▲南基奉TL(中間)在展望SK海力士的積極未來

SK海力士的員工們對未來逐步升級的下一代半導體產(chǎn)品也充滿了希望。他們對研發(fā)更快、更強的半導體頗具信心。南基奉TL信心滿滿地說道：“根據(jù)我在SK海力士工作的經(jīng)驗，研發(fā)初期，我們總會遇到很多阻礙，總覺得‘怎么就這么難？’但只要躍過幾次高墻，后邊的攻關就容易多了。我們今天躍過了LPDDR5X這一高墻，明天就能躍過更高性能產(chǎn)品的高墻?！?/p>

最后，金顯承TL強調(diào)稱，SK海力士的員工需要有挑戰(zhàn)精神。他說：“我有句話想囑咐給晚輩同事們。作為引領半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的SK海力士成員，我們必須要有挑戰(zhàn)精神，樹立更高更遠的目標。我們要從多個不同的方面考慮，看看有沒有更好的創(chuàng)意，并不停地進行各種挑戰(zhàn)。我相信，只要我們不斷挑戰(zhàn)新的東西，最終真的可以研發(fā)出只有外星人才能研發(fā)的半導體產(chǎn)品。”