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早期DRAM采用8F² RCAT結(jié)構(gòu)，位線跨4格，字線跨2格，總面積8F²（F為最小特征尺寸），但源極無法直接與字線連接，需留白，單元實際占4格位線寬度。雖結(jié)構(gòu)簡單，位線與字線留白卻限制存儲密度提升。單元結(jié)構(gòu)已從 8F2 單元演變?yōu)?6F2 單元，因為按照下圖所示的設(shè)計規(guī)則，單元尺寸可降低多達(dá) 75%。這一變化帶來了諸多難題，例如開路位線噪聲以及因單元尺寸變小而帶來的挑戰(zhàn)。然而，這些問題通過引入低電阻材料、縮小存儲節(jié)點電容器的介電層以及隔離技術(shù)得以解決。

自130納米及以下制程起，6F² BCAT結(jié)構(gòu)登場，單元布局優(yōu)化為位線3格、字線2格，大幅提升單元密度。然而，隨線路寬度縮小到10納米級，物理極限致電流泄漏、信號干擾頻發(fā)，平面棋盤格排列單元難以為繼。

為高效利用有限面積，豎起水平排列單元或垂直堆疊單元陣列成必然選擇。4F²結(jié)構(gòu)將源極、柵極、漏極轉(zhuǎn)為垂直結(jié)構(gòu)，下層源極接位線，其上柵極連字線，再往上堆疊漏極與電容器，減少電氣干擾，面積縮約三分之一，如三星的垂直通道晶體管（VCT）DRAM和SK海力士的垂直柵極（VG）DRAM。

而3D DRAM則更進(jìn)一步，讓位線或字線之一豎直排列，晶體管和電容器橫向堆疊，層層疊加，類似3D NAND，雖各家廠商在結(jié)構(gòu)和堆疊技術(shù)上各有不同。

8F² DRAM：

8F² DRAM 是傳統(tǒng)的主流 DRAM 架構(gòu)，采用折疊位線架構(gòu)。其單元設(shè)計對稱，位線對緊挨著，有助于實現(xiàn)可靠的檢測與恢復(fù)操作。這種架構(gòu)在可制造性和 DRAM 陣列操作方面表現(xiàn)出色，能夠有效減少陣列噪聲的影響，確保數(shù)據(jù)讀取的準(zhǔn)確性。然而，由于其單元面積較大，限制了存儲密度的進(jìn)一步提升，難以滿足不斷增長的存儲需求。

6F² DRAM：

6F² DRAM 是一種改進(jìn)的架構(gòu)，單元面積比8F²減少了約25%。它采用開放位線架構(gòu)，位線對由兩根分列在位線檢測放大器兩側(cè)的位線組成。這種設(shè)計可以在相同的芯片面積上集成更多的存儲單元，提高了存儲密度。然而，開放位線架構(gòu)對陣列噪聲更敏感，可能會影響數(shù)據(jù)讀取的可靠性。此外，更小的單元尺寸也帶來了更高的制造工藝要求。

4F² DRAM：

4F² DRAM 是一種新型的架構(gòu)，通過將晶體管和電容器垂直堆疊，進(jìn)一步減小了單元面積。這種架構(gòu)不僅能夠顯著減少電氣干擾，還能在有限的芯片面積上實現(xiàn)更高的存儲密度。此外，垂直架構(gòu)還能完全抑制row hammer干擾，提高存儲器的穩(wěn)定性和可靠性。目前，4F² DRAM 還處于研發(fā)階段，但其在高密度存儲和低功耗應(yīng)用方面具有巨大的潛力。