放弃4F²，美光明确下一代存储路线

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上个月，美光对外披露了未来数年的DRAM与NAND闪存技术路线图，公布将采用晶圆键合、能够缩小NAND存储单元的新材料、高NA EUV光刻技术，同时详解3D DRAM的研发布局。这份路线图里最值得关注的一点是：随着AI开发人员越来越需要适配自家处理器架构、特定负载的存储方案，美光计划扩充定制化DRAM与NAND产品矩阵。

美光总裁兼首席技术与产品官Scott DeBoer在本月早些时候的公司活动上表示：“目前DRAM已经逼近物理原子极限。虽然我们还有好几代平面工艺节点可以迭代，但我们重点考量，要在成本、性能综合最优的时机推出3D DRAM。对于3D NAND，我们的核心方向是依靠新材料压缩存储单元结构密度，持续推进XYZ三维缩放。”

一个出人意料的调整是，美光决定放弃研发4F² 存储单元DRAM方案，这和长鑫存储、三星、SK海力士的路线不同。美光给出的理由是，在现有工艺基础上，4F² 单元没有可行的持续微缩路径。 取而代之，美光未来路线图包含晶圆键合、高NA EUV光刻、新材料，最终落地3D DRAM。公司计划2027年下半年启动下一代1δ 存储工艺的量产；后续的1ε、ζÅ、ηÅ工艺均处于不同研发阶段。与此同时，美光同步开发两代3D DRAM，未来有望替代传统平面存储。

美光当前已经大规模量产的1γDRAM工艺，是它首款采用EUV光刻的DRAM节点。此前美光一直依靠DUV多重曝光工艺，依然和采用EUV加工关键层的三星、SK海力士保持竞争。

下一代1δ 工艺目前处于良率爬坡阶段，预计2027年下半年量产。美光称，该工艺比特密度相比1γ 提升约20%；先进高k金属栅（HKMG）CMOS、新材料、埃级工艺控制以及设备智能化，将改善性能、功耗，同时优化良率与成本。

美光将在美国本土生产1δDRAM，该工艺用于新一代DDR、LPDDR、图形内存、HBM5、垂直HBM（vHBM）以及垂直边缘推理内存（vEIM）。为生产HBM5、vHBM5、vEIM产品，该节点还支持硅通孔（TSV）等配套技术，优化散热性能。

再往后的1ε 工艺将引入晶圆键合技术：可以在不同晶圆上制备不同结构，再把两片晶圆键合在一起。该方案能提升存储设计与制造的灵活性，但美光尚未公布键合方案、键合结构，以及密度、性能、功耗的提升幅度。该工艺还在研发，暂无量产时间表。

ζÅ节点尚处于早期开发阶段，会把高NA EUV光刻引入存储制造，进一步缩小关键尺寸。美光没有披露需要使用高NA光刻的层数、预期密度增幅以及量产时间。但可以确定，该节点至少要到2030年才会落地，晚于三星、SK海力士计划2028年在DRAM产线部署高NA EUV的节奏。

ηÅ是美光披露的平面DRAM路线图里最晚的一代，目前处于路线探索阶段。在DRAM产线引入高NA EUV之后，美光将依靠其他微缩手段继续迭代。虽然提到了新材料，但暂未公布具体材料种类，也没有说明对器件结构的影响。候选材料包括新型光刻胶、沉积前驱体、介电材料、导电材料，用来制造更小的晶体管与电容，最终提升DRAM单元密度。

总而言之，美光路线图坚持基于6F² 单元迭代DRAM，和长鑫、三星、SK海力士的路线存在差异。

在传统平面DRAM之外，美光同步研发两代3D DRAM，代号3D1、3D2。平面DRAM主要依靠缩小存储单元来提升比特密度；而3D DRAM利用垂直方向，在同样面积内容纳更多存储单元。美光计划等到3D DRAM在制造成本、性能上可以对标传统DRAM时，再推向市场。目前没有公布架构、堆叠层数和密度目标。

事实上，美光规划了到2030年的存储架构，但DRAM路线图里只有1δ 工艺给出明确量产窗口（2027下半年大规模量产），后续平面DRAM节点以及两代3D DRAM均未公布投产时间。

除常规DRAM之外，美光打算在新一代工艺上开发HBM4E、HBM5、HBM5E以及全新垂直集成内存架构。从HBM4E开始，美光将同时提供标准版与定制版HBM，后续还有定制HBM5E、vHBM、vEIM（垂直边缘推理内存）。这标志着定制化存储重回大规模量产产品线。

定制HBM4E（cHBM4E）支持客户缩减内存I/O位宽，或是在HBM基底晶圆上集成额外逻辑电路，释放宝贵的芯片面积给算力单元，针对特定AI加速器优化性能与功耗。Scott DeBoer表示，这些逻辑原本放在ASIC内部，把它们放到靠近存储的基底晶圆上，能够提升整套系统效率。

DeBoer说：“我们和客户协同设计基底晶圆，放到基底晶圆上的逻辑电路，本质上是从GPU电路里剥离出来的功能，挪到离存储更近的位置。等到垂直HBM阶段，把适合的电路迁移到基底晶圆上依然是可行方案。”

为支撑这类功能，美光计划在标准和定制HBM的基底晶圆上采用先进代工工艺，具体节点暂未披露。定制方案会挑选满足客户需求、性价比最优的工艺。例如HBM4E就需要更先进的CMOS工艺，达成性能与功耗目标。

后续美光将推出垂直HBM（vHBM）：内存直接堆叠在ASIC、CPU上方，而不是像传统方案那样放在中介层旁边。依靠密集垂直互联，vHBM带宽会大幅提升；就近集成也能降低延迟，但供电、散热的挑战也显著增加。美光计划采用混合键合实现先进互联、集成散热片、热感知设计来应对难题。有意思的是，美光认为传统HBM和vHBM会长期共存：vHBM提供极限带宽，普通HBM负责大容量需求。

另一款在研产品是垂直边缘推理内存vEIM，它和HBM共享大部分封装、集成技术，但优先面向功耗敏感场景，而非极致带宽。第一代vEIM目标实现接近HBM4的2TB/s带宽，同时单比特传输能耗低于1皮焦。

这两种架构都需要深度协同客户，针对特定应用优化存储、逻辑、封装与散热方案，vHBM、vEIM的落地离不开客户合作。美光的定制化开发不止局限于HBM和EIM。

举例来说，美光正在和Meta协同优化面向数据中心的LPDDR6，重点围绕可靠性、可维护性、可用性。美光预计LPDDR6相比LPDDR5功耗下降约35%，对于高密度存储部署意义重大。美光还将和头部客户联合开发DDR6，目标带宽是DDR5的两倍，更好匹配需求。

谈及客户协同，DeBoer强调，美光现在从产品定义早期就和客户联合设计、联合开发、联合验证、规模交付，和过去的合作模式有很大区别。

“在AI协同创新项目里，我们和客户一起构想、联合设计、协同开发、联合验证，最后规模化交付。这种机会非常独特，和三四年前我们和客户的合作方式完全不一样。”

除DRAM单元微缩、垂直内存架构之外，美光还在研发用于外围电路的先进CMOS工艺。路线图包含多代高k金属栅结构的DRAM CMOS逻辑，之后还有第一代、第二代3D CMOS。

美光预计，2020至2030年间，这套CMOS逻辑性能提升幅度超过10倍，用来满足AI存储产品持续上涨的带宽与功耗需求。

本次发布会重心虽然是DRAM，但美光也公布了NAND闪存的新进展，包含第11代400层3D NAND、G11之后的下一代3D NAND，以及主打高带宽或高IOPS的AI专用NAND。

美光G11（N170）3D NAND工艺，相比当前G9（N160）有巨大革新。有源存储层数从276层提升至400层以上，引入晶圆对晶圆键合，采用行业领先的存储单元节距。

升级之后，G11 3D NAND的比特密度相比G9翻倍，以3D TLC为例，密度有望从21Gb/mm² 提升至42Gb/mm²；良率成熟之后，单比特制造成本会明显下降。

除存储密度提升之外，G11的I/O速度相比G9提升50%，速率约5400MT/s。同时单比特传输能耗降低25% 以上，对于大容量SSD、海量数据搬运的AI存储系统十分关键。

G11最重要的变化之一就是引入晶圆对晶圆键合：存储阵列和外围、I/O电路分别在两片晶圆制备，之后键合在一起。长江存储早已采用该技术提升容量与性能，所以美光以及其他存储厂商跟进该方案并不意外。

美光计划2027年下半年启动G11 3D NAND量产。

G11之后，美光会依靠新材料、更紧凑的单元结构、更低功耗的电路与数据通路持续迭代3D NAND。具体方向包括高迁移率材料，改善存储器件电学特性；以及超高密度单元架构，在堆叠层数之外继续拉高存储密度。

低功耗电路与数据通路，用来抵消NAND容量提升、接口提速带来的功耗上涨。

DeBoer表示：“G11之后我们有清晰路线，今天不展开细说。核心方向就是依靠新材料压缩单元密度，持续推进XYZ三维缩放。当前行业和美光的思路是两条腿走路：一方面增加堆叠层数，另一方面缩小存储单元尺寸。”

美光暂未公布新材料种类，也没有给出G11之后各代NAND的密度、性能、功耗量化指标。

虽然G12、G13 3D NAND细节暂未公开，但美光披露正在开发两款面向AI的专用NAND架构。

第一款是高随机IOPS AI NAND，主打极致随机读写性能，基于SLC、小块设计，加速向量检索、图分析、AI上下文管理等负载。美光预计产品IOPS区间在2500万～1亿，取决于配置，相关产品将在未来两年陆续推出。

第二款是高带宽AI NAND，优先保障带宽而非随机性能。美光探索采用TSV堆叠NAND，搭配逻辑基底晶圆，贴近AI加速器。这个概念和闪迪HBF有相似之处。但美光认为，仅仅把NAND堆叠放在中介层上、挨着GPU，价值有限。美光正在探索别的集成方案，让NAND更靠近算力核心，同时不占用加速器宝贵的边缘走线区域。

DeBoer说：“高带宽AI NAND成本更高，必须和客户联合落地，保证成本和价值匹配。我们开发TSV堆叠NAND + 逻辑基底晶圆，拉近存储和加速器的距离。我们不认为放在GPU边缘走线区是好方案，要让存储更贴近算力，发挥这套高性能NAND的价值。”

这类AI专用NAND，会和美光常规SSD路线互为补充，常规路线包含未来最高512TB容量的固态硬盘。