文章摘要
【关 键 词】 SRAM技术、纳米片晶体管、芯片制造、密度提升、背面供电
在最近的IEEE国际固态电路会议（ISSCC）上，英特尔和台积电分别公布了基于最新工艺节点（Intel 18A和TSMC N2）的SRAM技术突破，展示了纳米片晶体管架构对存储电路性能的显著提升。两家公司最密集的SRAM模块均达到38.1兆比特/平方毫米的密度，单元面积缩小至0.021平方微米，其中英特尔密度提升23%，台积电提升12%。与此同时，Synopsys通过优化现有FinFET技术实现相同密度，但运行速度仅为传统技术的一半。
纳米片晶体管架构被视为SRAM微缩的关键创新。相较于传统FinFET的鳍片结构，纳米片采用堆叠硅带设计，允许通过调整纳米片宽度灵活控制电流，从而提升电路性能。英特尔利用这一特性将SRAM单元面积减少23%，并开发了高密度和高电流两种版本：高电流版本通过加宽下拉晶体管的纳米片宽度，显著降低了最低工作电压。台积电则通过延长位线连接更多存储单元，减少外围电路需求，使整体面积缩小近10%。
英特尔的18A工艺首次引入背面供电技术，将电源互连移至芯片背面以降低电阻并释放信号层空间。然而，背面供电并未直接缩小SRAM单元面积，反使其增加10%，因此英特尔仅在外围电路应用该技术，以优化关键电容器的布局。台积电虽未采用背面供电，但通过纳米片灵活性实现了电路级改进。
Synopsys的SRAM设计基于3纳米FinFET技术，通过双轨架构与扩展范围电平转换器优化外围电路密度。其方案允许SRAM单元电压范围扩展至540毫伏至1.4伏，外围电压低至380毫伏，从而在降低功耗的同时保持稳定性。尽管密度与英特尔和台积电相当，但其SRAM最大速度仅为2.3 GHz，远低于台积电的4.2 GHz和英特尔的5.6 GHz。
行业专家指出，Synopsys的成果证明传统工艺仍有优化空间，而纳米片技术的普及将推动SRAM持续微缩。“纳米片使SRAM的扩展性优于前几代技术”（Jim Handy）。此外，Synopsys的设计为低功耗AI芯片提供了新思路，但其性能差距也凸显先进晶体管架构对高频应用的必要性。随着芯片制造进入新阶段，SRAM的竞争焦点已从单纯密度提升转向性能、功耗与成本的综合平衡。
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【原文作者】 半导体行业观察
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