6 ноября, согласно отчёту зарубежного медиа The Information, ведущий производитель полупроводниковых пластин TSMC недавно начал планировать производственную схему для 3D DRAM, и непосредственной движущей силой этого решения является его крупнейший клиент — Nvidia. Нехватка памяти и резкий рост цен, вызванные гонкой вычислительных мощностей ИИ, вынуждают Nvidia искать пути поставок за пределами трёх традиционных гигантов памяти, и TSMC была выдвинута на передний план.
Если план будет реализован, TSMC ещё глубже войдёт в сферу производства памяти, которую долгое время контролировали Samsung, SK Hynix и Micron, выйдя за рамки контрактного производства логических чипов и передовой упаковки. Однако, судя по имеющейся информации, это скорее выглядит как долгосрочная игра с технологическими заделами в качестве базовой карты, давлением клиентов в качестве катализатора и 2029 годом в качестве временного ориентира, а не как неизбежные инвестиции в производственную линию в ближайшем будущем.
Тревога Nvidia, варианты TSMC
В отчёте, ссылающемся на два источника, знакомых с ситуацией, раскрывается, что TSMC рассматривает возможность расширения своего бизнеса в сферу производства передовых чипов памяти и по запросу своего крупнейшего клиента Nvidia начала оценку осуществимости производства 3D DRAM. Ожидается, что этот шаг позволит TSMC занять более крупную долю в цепочке поставок аппаратного обеспечения для ИИ в будущем.
3D DRAM — это архитектура памяти, которая увеличивает ёмкость за счёт вертикального наслоения ячеек памяти (а не традиционного горизонтального однослойного расположения). Если план будет реализован, TSMC будет конкурировать с Samsung Electronics, SK Hynix и Micron — тремя производителями, которые долгое время доминировали на рынке памяти.
Конкретные варианты TSMC включают строительство нового специализированного завода или приобретение существующего полупроводникового завода и его переоборудование в производственную линию 3D DRAM. Последний путь уже имеет прецедент — Micron в марте этого года завершила приобретение завода по производству пластин компании Powerchip Semiconductor Manufacturing Corp на Тайване, Китай, за 1,8 млрд долларов и планирует переоборудовать его для производства передовых чипов памяти.
Стоит отметить, что этот план возглавляет Сюй Гоцзинь, вице-президент TSMC, отвечающий за технологии передовой упаковки. Сюй Гоцзинь ранее занимал должность председателя Micron Taiwan, обладая комплексным опытом как в производстве памяти, так и в интеграции чипов. Такое распределение подразумевает, что рассмотрение TSMC сферы памяти — не мимолётная прихоть, а скорее то, что демонстрацию осуществимости продвигает высокопоставленный руководитель с отраслевым опытом.
С прошлого года продолжающаяся волна бума ИИ привела к серьёзной нехватке чипов памяти и резкому росту цен. Для Nvidia поставки высокоскоростной памяти (HBM), необходимой для её чипов ИИ, сильно сконцентрированы среди Samsung, SK Hynix и Micron. Привлечение TSMC в качестве потенциального поставщика нового типа памяти по сути является поиском альтернативного пути «со стороны контрактного производства» для преодоления узкого места памяти в чипах ИИ.
Что касается этой новости, официальный ответ TSMC сохранил привычную осторожность: компания не комментирует рыночные слухи или домыслы и подчёркивает, что всегда сосредоточена на своём основном бизнесе контрактного производства пластин с целью стать надёжным поставщиком технологий и мощностей для мировой индустрии логических чипов.
Сначала патенты, дорожная карта позже
Технологические накопления TSMC в области 3D DRAM демонстрируют модель, при которой «патентная布局 предшествует официальной дорожной карте».
Согласно южнокорейскому медиа Economy Tribune, которое первым систематизировало патентные действия TSMC после того, как слухи получили развитие: TSMC подала заявку на патент США, касающийся высокоплотных ячеек 3D DRAM и структур конденсаторов, в 2020 году, а в 2025 году опубликовала патент на вертикальную структуру DRAM и метод её изготовления.
Кроме того, SemiWiki также упомянул в своём анализе, что TSMC публично подала заявки на патенты US20220359529A1 и US20230240066A1, которые соответственно описывают схемы интеграции вертикальных транзисторов с каналом и многослойных конденсаторов.
После проверки соответствующих патентных баз данных Core Intelligence News узнала, что патент US20220359529A1 был подан в сентябре 2021 года и описывает интегрированную структуру вертикальных канальных транзисторов с гибридными траншеями и многослойными конденсаторами, пытаясь сохранить достаточную емкость при уменьшении площади ячейки; патент US20230240066A1 был подан в июле 2023 года и описывает структуру вертикальной DRAM и способ ее формирования. Его основная схема заключается в размещении конденсатора непосредственно над вертикальным транзистором с круговым затвором (GAA) и использовании интеграции на этапе задней линии (BEOL), чтобы ячейки памяти можно было наслаивать слой за слоем. В заявке также упоминаются такие детали конструкции, как площадь ячейки памяти 4F², двухслойная разводка битовых линий для снижения паразитной емкости и воздушные зазоры между линиями слов.
Кроме того, Core Intelligence News также обнаружила, что выданные или находящиеся на рассмотрении патенты TSMC в области 3D DRAM включают US11903216B2 (выдан в феврале 2024 года), который касается процессов многократного формирования рисунка для трехмерных устройств памяти; US20260333663A1 (подан в июле 2026 года), который повышает плотность интеграции и производительность за счет трехмерных структурных решений на уровне транзисторов (таких как канальные слои Ω-образной формы), избегая при этом сложности, связанной с изготовлением конденсаторов; US20240381657A1 (подан в ноябре 2024 года), в котором описанный трехмерный массив памяти состоит из тонкопленочных транзисторов (TFT) с трехмерными канальными областями, а трехмерные канальные TFT являются как раз одним из ключевых путей к реализации высокоплотной 3D DRAM.
Однако вышеуказанные патентные раскрытия следует понимать как технологические исследования, а не как готовность к производству или коммерческое обязательство в отношении DRAM. Объединение различных патентов в единую архитектуру или вывод из них о том, что TSMC вот-вот начнет массовое производство 3D DRAM, не имеет оснований.
Однако более показательный сигнал, чем патенты, связанные с 3D DRAM, исходит из собственной технологической дорожной карты TSMC. В своем анализе форума TSMC 2026 North America OIP Ecosystem Forum Counterpoint Research отметила, что TSMC включила DRAM-on-logic в свою дорожную карту на 2029 год с целью достижения примерно трехкратной пропускной способности HBM5E при энергопотреблении ниже 1 пДж/бит.
Технические последствия DRAM-on-logic в высокой степени согласуются с 3D DRAM: изготовление ячеек памяти и логических схем в отдельных слоях с последующим их вертикальным соединением — это как раз та ключевая особенность, которая отличает 3D DRAM от традиционной DRAM. Иными словами, потенциальное преимущество TSMC в 3D DRAM заключается не в «изготовлении ячеек памяти», а в «объединении логики и памяти вместе высокоплотным и энергоэффективным способом».
TSMC действительно имеет подтвержденный опыт серийного производства в области «наслоения» пластин памяти. Согласно ее годовому отчету, технология наслоения однослойных пластин памяти в рамках ее 55-нм логического процесса уже вышла на стабильное серийное производство. Однако наслоение готовых пластин DRAM и создание вертикально повторяющихся ячеек памяти внутри массива памяти — это две разные вещи. TSMC в большей степени сосредоточена на первом (базовый логический кристалл HBM, упаковка CoWoS), где ее роль — контрактное производство и упаковка, и у нее очень мало практического опыта во втором.
Гонка 3D DRAM среди трех гигантов памяти
Если TSMC действительно вступит в борьбу, она столкнется с группой конкурентов, которые уже несколько лет работают на направлении 3D DRAM.
Дорожная карта Samsung наиболее ясна: транзисторы с вертикальным каналом 4F² будут непрерывно использоваться на трех поколениях узлов — 10a, 10b и 10c, и только на узле 10d компания перейдет к 3D-стековой DRAM. В феврале 2026 года на ISSCC она уже продемонстрировала прототип 16 Гбит DRAM 4F²; 10a планируется завершить разработку в 2026 году, пройти проверку качества в 2027 году и выйти на серийное производство в 2028 году. Samsung внутри компании завершила валидацию 16-слойного 3D-стекового наслоения DRAM, и в будущем ячейки памяти и периферийные схемы будут изготавливаться отдельно, а затем интегрироваться посредством гибридного соединения.
SK Hynix включила 3D DRAM в число ключевых направлений исследований и разработок для DRAM с техпроцессом ниже 10 нанометров, и на VLSI 2025 ее технический директор лично представил платформу вертикального затвора 4F² и дорожную карту 3D DRAM.
Micron, оценив технологию 4F² более двадцати лет, пришла к выводу, что «в этом направлении нет практической выгоды», и поэтому планирует пропустить 4F² и опереться на преемственность архитектуры 6F², чтобы продержаться до созревания 3D DRAM. Micron поместила 3D DRAM в свое технологическое планирование между узлами 1ζ (1-дзета) и 1η (1-эта). Однако Micron особо подчеркивает, что 3D DRAM на самом деле является параллельным маршрутом исследований и разработок, а не установленным планом немедленной замены традиционной DRAM на определенном узле.
Общим для этих трех крупных производителей DRAM является то, что накопленный ими инженерный опыт в производстве DRAM, контроле выхода годных изделий, оптимизации затрат и наращивании объемов производства TSMC будет трудно воспроизвести в короткие сроки. Вертикальная стековая структура 3D DRAM дополнительно повышает сложность производства; например, чем больше слоев в стеке, тем выше риск выхода годных изделий на этапах травления, осаждения и соединения. Если TSMC будет создавать производственные линии с нуля, от монтажа оборудования до стабильного серийного производства может пройти несколько лет.
Кроме того, сильная цикличность индустрии памяти является еще одной проблемой. Исторически дефицит памяти часто побуждал производителей спешно наращивать мощности, и к моменту ввода новых мощностей спрос мог уже упасть. Как контрактная компания, чья валовая маржа долгое время остается выше 50%, готова ли TSMC нести потенциально серьезные колебания прибыли в бизнесе памяти, остается неопределенным. Более того, цены на память всегда были крайне волатильными, строительство новых заводов требует огромного капитала, а мощности могут выйти на рынок лишь через годы; окончательно ли TSMC реализует этот план, еще не решено.
Заключение:
Для TSMC наиболее разумным курсом действий может быть не становление четвертым производителем памяти, а использование своих возможностей в «логике + упаковке», чтобы стать незаменимым интегратором в эпоху 3D DRAM. Иными словами, ячейки памяти могут изготавливаться третьими сторонами, но объединение памяти и логики с наименьшим энергопотреблением и наибольшей пропускной способностью — это то, что TSMC делает лучше всех. Что касается того, готова ли она сделать еще один шаг вперед ради Nvidia и действительно войти в производство 3D DRAM, это еще предстоит увидеть.
Эта статья взята из общедоступной учетной записи WeChat: Core Intelligence News , редактор: Core Intelligence News - Langkejian, автор: Core Intelligence News Langkejian
