台积电BEOL存储技术浮出水面：逻辑芯片内直接集成存储阵列

AI芯片对存储的需求，正把半导体产业推向新的技术路线。HBM、传统DRAM以及还在研发中的3D DRAM之外，台积电其实已在摸索另一种存储架构——把存储单元直接塞进逻辑芯片的后端互连层（BEOL）里。

这套方案的不同之处在于，不必像传统DRAM那样单独造一颗存储芯片。它借助处理器自身的芯片面积，在逻辑芯片内部搭起密度更高的存储阵列。相关研究人员的说法是，这种方案有望让单位芯片面积内的存储容量大幅提升，甚至给目前用得很多的SRAM带来压力。

此前围绕台积电进军3D DRAM的讨论，也因此多了一层值得留意的技术背景。

11月初，《The Information》报道称，台积电正在研究3D DRAM制造计划，甚至可能是在

台积电随后回应了Tom’s Hardware，称公司始终专注于核心业务，也就是专业集成电路代工，并希望继续做全球逻辑IC产业值得信赖的技术和产能供应商。

这份回应没有直接提到DRAM，也没有说清楚公司是否在开展其他类型的存储技术研究。

台积电早前展示过一项BEOL存储技术，这恰好成了观察其存储技术布局的一个窗口。

2025年VLSI技术与电路研讨会上，台积电亮出了一种基于氧化物半导体的全新存储架构，存储单元采用1T1C结构，也就是一个晶体管配一个电容。

传统DRAM要作为独立芯片来制造，这项技术则不同：核心思路是把存储阵列直接集成进逻辑芯片的BEOL互连层。

BEOL指的是芯片制造中的后端工艺，主要任务是搭建晶体管之间的金属互连网络。台积电的打算是在这些互连层里再集成存储单元，让逻辑电路和存储阵列待在同一颗芯片上。

这个设计带来的现实意义很直接。

眼下，传统SRAM的一个存储单元一般要占6个晶体管（6T）。读写速度是快，可单元占的芯片面积不小。先进处理器本来就缺面积，SRAM要继续扩容，芯片面积和制造成本往往跟着往上走。

台积电拿出的1T1C架构只用一个晶体管加一个电容。它搭配的是Capacitor-over-Bitline结构，电容放在位线之上，目标是在同样的芯片面积里塞进更多存储容量。

为了做到这一点，台积电还在沟道上用了非晶氧化物半导体（AOS）。

硅基晶体管一直有待机漏电的毛病。台积电的AOS沟道走的是特殊低温工艺，能把晶体管关断时的电流泄漏压下来。这套工艺要求制造温度不超过400摄氏度，为的是不伤到已经做好的后端互连结构。

关断电流极低，栅极诱导的漏极漏电（GIDL）在这套结构里几乎不成问题，存储单元的数据保持能力也因此受益。

台积电公布的测试结果显示，逻辑电路和存储阵列集成到同一颗芯片上这件事，已经完成了验证。

测试芯片的工作电压是0.75V，数据保持时间在128ms以上，随机读写周期时间不到8ns，耐久性超过10¹⁴次循环。

这组数据说明，台积电展示的不是一个停留在概念阶段的存储单元，而是一套经过测试芯片验证的存储架构。台积电给它的定位，是密度更高、效率更好的SRAM替代方案。

不过，它和传统意义上的3D DRAM并不完全是一回事。

垂直方向的结构它也用，存储阵列同样建在逻辑芯片的后端互连层里。但它没有把多颗独立DRAM芯片或传统DRAM存储单元简单摞起来。技术路径和制造方式上，两者区别明显。

半导体专家Frederick Chen提了一个值得留意的看法：BEOL存储技术能用上处理器芯片本身更大的面积，不必被传统DRAM芯片的面积卡住。

他说，处理器芯片的面积可能达到通常DRAM芯片的10倍以上。照这个说法，采用BEOL存储架构，就能拿更大的芯片平面面积来铺存储单元，实现相同存储容量所需的垂直堆叠层数也会减少。

这同样是该路线的一大长处。传统单片式3D DRAM要靠不停往上加存储单元层数来抬高单位面积密度；BEOL存储则能借逻辑芯片自身的面积优势，把存储阵列做进芯片后端互连层，未必非得走同样复杂的垂直堆叠路子。

如此看来，台积电研究BEOL存储，并不等于已经拍板要进传统DRAM制造市场。但至少能说明，逻辑芯片和存储技术往更深里融合，已是它研究上的重要方向。

对台积电来说，这条路还有一处值得留意：不必把传统DRAM制造模式整套照搬，就能去探逻辑与存储融合带来的新价值。文章末尾提到，《The Information》早前的报道也给台积电正在摸索先进存储技术添了些旁证，只是相关细节仍然有限。Wccftech据此判断，台积电的BEOL存储技术或许已慢慢逼近商业化阶段。

问题是，眼下公开的材料主要是测试芯片的技术指标和研究成果，明确的量产时间表并未给出，也不能凭此断定台积电已经动手做商业化部署。

能确定的是，台积电在试着改写逻辑芯片与存储之间的老关系。往后存储未必只以独立芯片的形态出现，直接进入处理器后端互连层，也可能成为一项新的技术选择。对AI芯片来说，这或许是存储技术发展中另一条值得盯住的路线。