引言
动态随机存取存储器（Dynamic Random Access Memory, DRAM）是现代计算机系统中广泛使用的一种存储器类型。DRAM因其高存储密度和较低成本的优点，应用于各种计算和电子设备中。
DRAM的基本单元由一个晶体管和一个电容组成，晶体管则用来访问和控制数据的读取和写入。字线用来控制晶体管的开关，位线用来感知电容上的电荷来进行读取操作。然而，由于电容漏电，DRAM需要定期刷新以保持数据的完整性，这是与静态随机存储器（Static Random Access Memory, SRAM）的主要区别。DRAM的存储容量由其存储单元的数量决定，而访问速度则取决于存储单元的排列方式和访问机制。在现代DRAM中，存储单元通常以矩阵形式排列，通过行地址和列地址来定位特定的存储单元。
在过去的几十年中，每个芯片的存储单元数量呈指数增长。存储单元的缩放一直是实现存储密度快速增加的主要策略[1]，由于DRAM存储单元结构简单，这种出色的可扩展性使其在存储器市场上获得了长期的成功。尤其是受数据中心领域的需求影响，预计2032年市场规模将达到1 939.7亿美元[2]。
目前主流DRAM产品目前处在10~20 nm工艺制造的阶段，由于DRAM制程工艺进入20 nm以后，制造难度越来越高，因此内存芯片制造厂商对工艺的定义不再是具体的尺寸，而是以1x（第一代）、1y（第二代）、1z（第三代）、1a（第四代）、1b（第五代）来定义，每一代的DRAM产品都向着10 nm的技术节点靠近。目前，世界上领跑DRAM市场的三大厂商（三星、美光和海力士）都已经商业化基于1a和1b技术节点的DRAM产品。而国内DRAM厂商代表长鑫存储于2023年11月28日发布基于18.5 nm（相当于1x技术节点）工艺的LPDDR5产品，成为国内首家自主研发LPDDR5的公司。
DRAM单元的缩放也带来了许多的问题。如果不在结构、材料、工艺等方面进行重大创新，DRAM的密度提升将很快遇到瓶颈，不再能够满足像人工智能、计算机等应用对高速、密集存储器的要求。
本文通过总结DRAM近五年的一些研究成果，探讨DRAM技术的发展历程，分析当前面临的挑战，展望未来的发展方向。
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作者信息：
牛君怡1，孙锴1，2
（1.中国科学院大学 集成电路学院，北京 101408；
2.中国科学院微电子研究所，北京 100029）
