據韓國媒體報道,SK海力士將于今年年底前量產下一代375層3D NAND閃存。
據業內人士11日透露,SK海力士已完成375層NAND閃存的生產驗證,并正準備將其量產生產線轉移至該工廠。這并非新建工廠,而是正在進行改造投資,將清州M15工廠現有的生產線(目前生產176層、238層、321層等)升級為375層生產線。
最初討論的375層產品是400層級的。由于高層堆疊工藝量產難度較高,最終將層數減少到375層。在NAND閃存中,增加層數會增加諸如通道孔蝕刻等工藝的難度。一位業內人士表示:“之前提到的400層級產品已修正為375層”,并補充道:“我們已制定路線圖,計劃逐步推進到480層,最終達到604層。”
關鍵變化在于引入了鉬(Mo)材料。之前使用的一些鎢(W)薄膜已被鉬取代。NAND閃存通過垂直堆疊數百層儲能單元及其控制字線來提高容量。SK海力士決定將375層NAND閃存中控制各單元層的部分金屬柵電極(即字線材料)從鎢替換為鉬。
在多層堆疊的NAND閃存中,鉬被認為是一種能夠彌補鎢局限性的材料。隨著層數的增加,布線會變得更細;然而,鎢線變細的同時,其電阻也會增大,從而降低信號傳輸速度。在微型化的字線結構中,鉬的電阻可以低于鎢,從而實現更快的信號傳輸。這意味著可以提高數據的寫入和擦除速度。尤其值得注意的是,鎢需要在填充前鋪設一層阻擋輔助層。由于這層輔助層需要鋪設在每一層上,因此會造成厚度損失。而鉬無需輔助層即可直接填充,從而可以提高密度。
該工藝難度很高。鉬前驅體在室溫下呈固態。需要采用特殊技術將其加熱到高溫,并以恒定的量和速率供應。
三星電子已將鉬應用于金屬布線工藝,并于2024年4月開始量產286層第九代3D NAND閃存。下一代第十代3D NAND閃存擁有超過400層,目前正在為今年下半年的商業化做準備。鉬在制造工藝中的應用也在不斷擴展。
三星電子采用Lam Research的設備進行鉬沉積。SK海力士在考察了Lam Research和東京電子(TEL)的設備后,最終選擇了TEL的設備。Lam Research的設備采用單片晶圓處理方法,逐片處理晶圓。TEL的設備采用爐式處理方法,一次可沉積約100片晶圓。爐式處理方法在設備價格、安裝面積和鉬用量方面都更具優勢。
據報道,液化空氣集團、英特格瑞斯和默克公司將向SK海力士供應鉬材料。在韓國國內企業中,SK Specialty也被提及為潛在供應商。然而,SK Specialty本身并不具備倉儲和供應設施。據悉,雙方正在商討SK Specialty借用液化空氣集團的供應系統來供應鉬材料的方案。SK海力士方面也積極推動兩家公司之間的合作。
鉬在3D NAND閃存中的應用預計將快速增長。據業內估計,三星電子去年采購或將采購約4噸鉬,今年將采購約10噸。預計到2027年將增至25噸,2028年增至40噸,2029年增至60噸,2030年增至80噸。SK海力士將于明年開始大規模使用鉬,預計其初期年用量也約為4噸。
另一位業內人士解釋說:“與DRAM不同,NAND行業仍然是以盈利能力而非產量為驅動力。”他補充道:“SK海力士也選擇了一條提高比特生產率和降低成本的道路,即減少現有低層NAND的產量,增加375層NAND的產能,而不是擴大新的產能。”
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