المصدر: semiengineering

خلال الأسعار والضغوط التنافسية، والباعة 3D NAND يستعدون لمعركة جديدة، وتنافس تقنيات الجيل القادم.

مع دخول لاعبين جدد في السوق 3D NAND - ذاكرة اليانغتسى في الصين (المشار إليها فيما يلي: YMTC)، والمنافسة تشتد. في خصصت الحكومة الصينية مليارات الدولارات لدعم، YMTC أدخلت مؤخرا أول تقنية 3D NAND لها. هذه الخطوة قد تؤدي إلى تفاقم المخاوف بشأن تأثير الداخلين الجدد إلى تدهور السوق. 3D NAND الأعمال يتجه نحو المدى الطويل زيادة العرض وهبوط أسعار الوضع.

3D NAND ذاكرة فلاش NAND اليوم الطائرة من المنتجات المتابعة لتخزين التطبيقات، مثل الهواتف الذكية وتخزين الحالة الصلبة (SSD). مستو NAND (هيكل 2D) مختلفة، 3D NAND مماثلة ناطحات السحاب العمودية، حيث تتكدس خلايا الذاكرة في طبقات أفقية، ثم قنوات عمودية طفيفة إتصال.

الشكل 1: 2D NAND الهندسة المعمارية. المصدر: ويسترن ديجيتال.

الشكل 2: 3D NAND الهندسة المعمارية. المصدر: ويسترن ديجيتال

3D NAND كميا التراص عدد الطبقات في الجهاز. مع إضافة المزيد من الطبقات، ويزيد من كثافة بعض الشيء. اليوم، والباعة 3D NAND والمتداول خارج الأجهزة 64 طبقة، على الرغم من أنها تتقدم الآن الجيل القادم من التكنولوجيا، ولها 96 طبقات. وقال محللون أنه بحلول منتصف 2019، ومقدمي تتسابق لتطوير الجيل القادم 128 والمنتج طبقة الافراج عنهم.

في مجال البحوث والتطوير، والمورد أيضا على تطوير تقنيات الجيل القادم، وهما 256 و 512 طبقات طبقات. واضاف "انها لعبة"، وقال المحلل Jeongdong تشوي TechInsights. "هذا هو أعلى مبلغ من مسابقة رقائق".

بعض الانحراف عن خارطة الطريق. في حالة واحدة، في نهاية المطاف سوف يتم نقل المورد إلى نصف عقدة للحفاظ قبل المباراة. ثم، والمنافسة وراء YMTC تخطط لإطلاق جهاز 64 طبقة بحلول منتصف عام 2019، لكنه يتخطى طبقة 96 للانتقال مباشرة إلى مستوى 128. "، وتتمثل مهمتهم في اللحاق سامسونج وغيرها من الشركات، وربما في عام 2020 أو 2021، وسوف يفعلون 128" وقال تشوي.

القائمة الباعة 3D NAND - إنتل، ميكرون، سامسونج، SK هاينكس وتوشيبا - لم توقف، وسوف البقاء في صدارة المنافسة. ومع ذلك، يستخدم كل بائع أسلوبا مختلفا لتمديد NAND 3D.

في أي حال، 3D NAND رفع الصعب. بسبب سلسلة من التحديات الفنية والتكلفة، والهجرة من أكثر من 96 طبقات أكثر شاقة.

بالنسبة لمستوى 96 ومستوى أعلى، قد تحتاج الموردين 3D NAND إلى اللجوء إلى التقنيات القديمة والجديدة القوات المسلحة البوروندية. في الواقع، وعودة ظهور النقش انخفاض درجات الحرارة، وأول ما ظهرت في 1980s. ويجري تطوير الترابط الجديد وغيرها من التقنيات.

FIG 3: 3D NAND فلاش خارطة الطريق الذاكرة. المصدر: IMEC

جلبت بيئة الأعمال تحديا آخر. في العام الماضي، وسوق NAND من نقص المنتج، وقضايا سلسلة التوريد الصعبة والمشاكل التي تمر بمرحلة انتقالية التكنولوجيا.

وقال محلل تحليل موضوعي جيم هاندي (جيم هاندي) أن الوضع اليوم مختلف، لأنه من المتوقع بحلول نهاية هذا العام، وسوق 3D NAND "انهيار". "لقد شهدنا بعض الأسعار. أسعار السوق الفورية على مدار العام".

وخلافا لكثير من هذه الحالات أسفل دورة، التي تتميز ضعف الطلب وزيادة العرض. وقال "نحن على وشك زيادة العرض" وقال مفيد. "المشكلة هي التي تجعل الناس 3DNAND كفاءة من حيث الحصول على أعلى وأعلى. والعرض مدفوعة و. هناك نقص في الطلب".

ووفقا لمؤسسة جارتنر، لNAND، ومن المتوقع أن ينخفض بنسبة 24 في عام 2018، بانخفاض 23 في المائة في 2019 متوسط سعر البيع (ASP). ووفقا لمؤسسة جارتنر، ومن المتوقع NAND إلى إجمالي الإيرادات في 2018 ستصل 58700000000 $، ارتفاعا من 2017 في 53700000000 $.

الشكل (4): توقعت إيرادات في الربع الثاني NAND المصدر: غارتنر

ومع ذلك، على المدى الطويل، يتوقع البعض متفائل قليلا. وقال الرئيس التنفيذي لشركة YMTC، واضاف "اذا نظرتم الى هذا، وهذا هو سوق صحي من الأعلى." واضاف "اذا نظرتم الى الاستهلاك الصيني من رقائق الذاكرة، وهو عدد كبير جدا".

في نفس الوقت، الشركات المصنعة للمعدات أشباه الموصلات يراقبون عن كثب السوق. شهدت بعض الموردين من أوامر ذاكرة التباطؤ، فإنه من المتوقع أن السوق بشكل عام سوف تنمو. وقال TEL أن عموما، ويفر من المتوقع أن ينمو من 2017 من 51 مليار $ إلى 56 مليار $ في 2018 حتي 58000000000 $ سوق معدات القوات المسلحة البوروندية. وقال "مع التوسع المستمر للتطبيقات أشباه الموصلات، سوق معدات يدخل المرحلة المقبلة"، الرئيس والمدير التنفيذي TEL توشيكي كاواي في تقرير صدر مؤخرا.

وبالإضافة إلى بيئة الأعمال غير مؤكدة، هناك تحديات التقنية. على مر السنين، ومبيعات الصناعة لمستو NAND تطبيقات التخزين الجهاز. وحدات ذاكرة فلاش NAND A، خلايا الذاكرة لتخزين بتات البيانات. يتم تخزين البيانات أحدث أجهزة NAND متعددة بت (3 أو 4 بت لكل خلية). في NAND، حتى بعد تشغيل التيار الكهربائي في النظام، فإن البيانات لا تزال مخزنة.

مستو NAND وحدة المستندة إلى البوابة العائمة هيكل الترانزستور. على مر السنين، والباعة تمديد حجم الخلية المنطق من 120 نانومتر إلى اليوم 1xnm الليمفاوية زيادة 100 أضعاف قدرة. ومع ذلك، في / 14nm في 15nm، NAND مستو يفقد زخمه.

هذا هو السبب في هذه الصناعة هو تحول في NAND 3D. في NAND مستو، إتصال خلايا الذاكرة من سلسلة أفقية. في NAND 3D، ومطوية اقيمت عموديا وسلسلة. في الواقع، وخلايا ذاكرة مكدسة عموديا، كوسيلة لرفع الكثافة.

وجود عدد وافر من طبقات مكدسة عموديا أو المستويات. بت زيادة كثافة أكثر من طبقات. على سبيل المثال، توشيبا طبقة جهاز 64 (ثلاثة في الخلية) هو جهاز 512GB، حجم وحدة رقاقة أكبر من 65 طبقة 48 رقائق البطاطس.

توشيبا أحدث المنتجات الصفحي 96 (4 لكل خلية) 1.33T قدرة (تيرابت)، وحجم رقاقة 40 أصغر من طبقة 64 المنتجات. "سوف حظة العربية يكون لها تأثير على تغيير قواعد اللعبة في العديد من الأسواق المختلفة،" سكوت نيلسون، نائب الرئيس الأول لوحدة أعمال ذاكرة توشيبا.

عادة، في كل عام حول تقنيات الجيل الموردين توسيع 3D NAND. 2018، والبائعين وتهاجر 64-96 طبقات المنتج طبقة. ثم، وفقا لبيان IMEC، ومن المتوقع أن تتحرك في 2019 من 96 طبقة طبقة 128، تليها 256 طبقات 2020/2021، 2022/2023 ومن 512 طبقات الموردين.

البعض الآخر يتبع إيقاع مختلف. انتقل YMTC من طبقة إلى طبقة 64128، وبالتالي تخطي طبقة 96. لأسباب مختلفة، YMTC طبقة 96 الطفر. أولا، سوف طبقة الجهاز 64 وجود بأسعار تنافسية، وفترة من الوقت تبقى الخيار الأفضل. ثم، من وجهة نظر الكثافة، YMTC جهاز طبقة 64 مما يدل على المنتج الصفحي 96 وثيقة منافسيهم.

واضاف "اذا نظرتم في خطواتنا الحالية، تقدمنا بسرعة كبيرة"، وقال الرئيس التنفيذي لشركة YMTC. "ل64 عاما بعد جيل، ونحن لا تزال تخطط لتكون فترة زمنية في 12-18 شهرا. ونحن نخطط للذهاب مباشرة الى الجيل القادم 128. ووفقا لهذه الوتيرة، فإننا سوف تبقى قريبة جدا من أشخاص آخرين."

ومع ذلك، فإن القفز من مستوى 128 إلى مستوى 256 ليست سهلة. بعض الناس سوف تقفز إلى 256 قبل أن ينتقل إلى طبقة نصف العقدة. على سبيل المثال، قال وفقا لTechInsights انتقلت سامسونج من طبقة 128 أو طبقة 190 إلى حوالي 180 طبقات.

تمديد 3D NAND

في أي حال، من أجل توسيع 3D NAND، الموردين في واحدة من طريقتين - طبقة واحدة أو سلسلة مكدسة. كلتا الطريقتين ممكنة، ولكنها مختلفة، وهناك مفاضلات.

"الطريقة الأولى لتمديد هذه الأجهزة يتحولون أكثر وأكثر من طبقات 96 طبقة ظهرت الآن. لقد رأينا مجموعة واحدة من مسارات المؤدية إلى 256 زوجا من" رئيس قسم التكنولوجيا ريك Gottscho للبحوث لام في الآونة الأخيرة خطابه. "الطريقة الثانية هي استخدام توسيع نطاق هذه الأجهزة مكدسة فوق منصة ومنصة أخرى. وهذا يخلق مجموعة أخرى من التحديات".

سامسونج هي طريقة طبقة واحدة. وقال محللون في الجهاز الأخير لل، في الواقع، قصة 92 لذلك، كل سامسونج مكدسة 92 طبقات في يموت متآلف واحد.

البعض الآخر نوع المسلسل طريقة التراص المستخدمة. على سبيل المثال، في جهاز 64 طبقة، وضعت بعض الأجهزة طبقتين منفصلتين 32 عضوا. ثم، فإنها سوف تكون مكدسة تمكين واحد فوق الآخر رقاقة طبقة 64.

ثم، للطبقة 96، مزيج من طبقتين منفصلتين 48 رقائق البطاطس. في كلتا الحالتين، يتم فصل رقائق اثنين من طبقة عازلة.

طريقتين، واحد ومكدسة، ممكنة. المدير العام لعملية التنمية المواد التطبيقية MahendraPakala "، وقال كومة 96 طبقة، طبقة مزدوجة قد تصبح أكثر روتينية. قد يكون هناك بعض كومة طبقة واحدة."

كل أسلوب لديها عدد من القضايا الفنية والتكلفة. على سبيل المثال، في نوع المسلسل مكدسة، والبائع هو جعل الجهازين. في الواقع، تضاعف عدد من الخطوات في المورد تصنيع الأجهزة الفردية، وهو ما يترجم إلى تكلفة ودورة الزمن.

في طريقة أحادي الطبقة، البائع تصنيع جهاز واحد يمكن التخلص منها. من الناحية النظرية، وهذا يمكن أن تقلل من التكاليف والأوقات دورة. ولكن في القوات المسلحة البوروندية، طريقة طبقة واحدة يصعب تحقيقه. بعض الناس يعتقدون أن هذا الأسلوب قد يفقد قوته مع مرور الوقت.

كلتا الطريقتين تتبع نفس الخطوات العملية. في القوات المسلحة البوروندية، 3D NAND NAND مختلفة من الطائرة. في 2D NAND، اعتمادا على العملية باستخدام ضوئيه تقليص.

الطباعة الحجرية لا تزال تستخدم ل3D NAND، ولكنها ليست الخطوة الأكثر أهمية. لذلك، ل3D NAND، ترسب والتحدي توجيه النقش من ضوئيه.

3D NAND تدفق يبدأ في الركيزة. ثم، الموردين تدفق خضع إيداع التحدي الأول مكدسة بالتناوب. عن طريق الترسيب الكيميائي للبخار (الأمراض القلبية الوعائية)، وطريقة تضم كومة من ترسب بالتناوب والفيلم على الركيزة.

أولا، إيداع طبقة من المواد على الركيزة، ومن ثم تطبيق طبقة أخرى على القمة. وهذه العملية تتكرر عدة مرات، حتى عدد معين من الطبقات مع الجهاز المطلوب.

كل بائع باستخدام مواد مختلفة على سبيل المثال، أودعت سامسونج نيتريد السيليكون وطبقات ثاني أكسيد السيليكون بالتناوب على ركيزة. "، بولي، وهذا يتوقف على نوع الجهاز تصنيعها كنت سوف تودع أكسيد - - نيتريد أو أكسيد"، وقال Gottscho لام في الخطاب السياسي.

قد تكون مكدسة مئات من طبقات على الركيزة. ولكن مع إضافة المزيد من الطبقات، ومكدسة التحدي في ارتفاع العائد مع التوحيد جيدة وسمك دقيق للطبقة. الضغط والسيطرة عيب مواجهة تحديات هائلة. وبالإضافة إلى ذلك، مكدسة في كثير من الأحيان ينحني تحت الضغط.

الشكل 5: إيداع التحدي كومة رقيقة. المصدر: LamResearch.

هذا يصبح أكثر وضوحا في طريقة طبقة واحدة. للقيام بذلك، وطبقة المورد 96 مكدسة الفيلم على الركيزة. وقال "انها الكثير من الودائع. اذا نظرتم الى أي جهاز آخر، مثل أجهزة DRAM التقليدية، أجهزة منطق، أو قبل ذاكرة فلاش NAND 2D، ليس لديهم فيلم ترسب طبقة 96"، وقال Gottscho.

هناك حلول. على سبيل المثال، أصدرت لام يمكن أن تودع في الجزء الخلفي من المنتج، والجانب الأمامي من الإجهاد يمكن تعويضه.

وهناك طريقة أخرى لتجنب استخدام الجمل هو نوع الضغط المكدس. على سبيل المثال، يتم تخزين طبقة لكم على طبقة الجهاز 48، ثم تكرر العملية على جهاز آخر، تتشكل طبقة 96 منتج.

عادة، طبقة 48 عملية ترسب مكدسة بالتناوب هي تنضج والضغط قليلا نسبيا، ولكن هناك تحديات. "، تحتاج إلى الحصول على تتماشى مع سطح لسطح آخر. إذا تم مشوهة أنها للغاية، ثم أخطاء محاذاة الكبيرة الخاصة بك وسوف يحدث"، وقال Gottscho.

جانب ارتفاع نسبة النقش

بعد هذه الخطوة، يتم تطبيق قناع الثابت على كومة الفيلم هو نمط والجزء العلوي من الحفرة. ثم، وتدفق منها هو ارتفاع نسبة الارتفاع (HAR) الحفر الجزء الأصعب.

لهذا الغرض، يجب أن يكون محفورا الأداة أو حفر ممر من حفرة دائرية صغيرة على الجزء العلوي من كومة الجهاز في جزء نهاية الركيزة. مثل أن الوحدة قناة إتصال مع بعضها البعض في كومة العمودي. قد يكون جهاز 2.5 مليون قنوات صغيرة في الشريحة نفسها. يجب أن تكون كل قناة موازية وموحدة.

اليوم تستخدم في هذه الخطوة رد الفعل ايون النقش (ري) النظام. لفترة وجيزة، والنقش هو إنتاج سطح مرور الصغيرة عن طريق العلاج مع قصف أيون. وقال "هذا النقش من الصعب جدا وتستغرق وقتا طويلا جدا،" لام Gottscho. "نسبة الارتفاع الحفر بشكل كبير التوسع القوانين تظهر الجانب، وارتفاع نسبة زادت سماكة طبقة المودعة، أصغر المسام، وتباطؤ في الحفر."

بعد ذلك، كما أن اختراق عملية الحفر في عمق القناة، وربما يتم تخفيض عدد الأيونات. وهذا يقلل من معدل حفر. والأسوأ من ذلك، من دون CD قد تختلف.

الشكل 6: التحدي قناة محفورة. المصدر: LamResearch.

نسبة العرض إلى الارتفاع في طبقة جهاز 6460: 1، ونسبة العرض إلى الارتفاع طبقة جهاز 32/4840: 1. ومع ذلك، آلة الحفر اليوم لا يزال انجاز هذه المهمة، على الأقل إلى حد ما هو عليه. "طبقة 32، 48 طبقة وطبقة 64 باستخدام جهاز تقليدي لالحفر أداة HAR حفرة مرور" وقال تشوي من TechInsights على أنه.

ومن هذا المنطلق، فمن بائع تصور يمكن استخدام طبقة من نوع المسلسل 96 مكدسة هاجروا من طبقة إلى 128 أو أكثر. من الناحية النظرية، واستخدام أدوات الحفر التقليدية، والمورد 64 يمكن التعامل مع جهاز طبقتين، من أجل تحقيق 128 طبقات.

طريقة طبقة واحدة هي قصة أخرى، وذلك لأن نسبة الارتفاع تتجاوز 70: 1. "بالنسبة لل96 طبقات، ونحن يمكن محفورا مع خطوة الحفر، ولكن قد يكون لديك سيئة الحفر الضرر أو الشخصي. إذا استخدمنا خطوة الحفر، فإنه من الصعب"، وقال تشوي.

التقليدية 96 طبقة واحدة أداة حفر وغيرها من الأجهزة، وصناعة تتطلب خطوة من تقرير العمل الإنساني. "ولكن تحتاج إلى أدوات البلازما آخر والأساليب. انخفاض درجة حرارة النقش هو مثال"، وقال تشوي.

عملية الحفر التي تنطوي على الحفر بالتناوب التقليدية وخطوة التخميل في درجة حرارة الغرفة. في المقابل، ويتم الحفر انخفاض درجات الحرارة عند درجة حرارة منخفضة. هي عالية الكثافة البلازما الفلور القائم.

"درجات الحرارة المنخفضة الحفر ليست جديدة. الناس لديهم لاستخدامه في تطبيقات أخرى"، وقال Pakala التطبيقية و. "الذرة تتحرك في درجة حرارة عالية. اذا كنت تفعل الذرات أثناء الحفر، ودرجة الحرارة يمكن أن تخفض".

ومع ذلك، وانخفاض درجات الحرارة الحفر صعبة ومكلفة. وقال "نحن العودة إلى المستقبل. ما نقوم به هو إدخال درجات الحرارة المنخفضة الحفر. ومنذ منتصف 1980s، وكانت دائما موجودة في الأدب، لكنه أكثر بكثير من عصره"، وقال لام Gottscho. "هذا هو أسلوب صعبة، لكننا أحرزنا تقدما كبيرا. مزايا انخفاض درجة حرارة النقش هو أنه يمكنك الحصول على المزيد من الكواشف في طليعة هذا الجانب نسبة عالية الحفر أسفل الميزة. هذا يحسن من معدل حفر هذا ذلك هو تنفيذ التكنولوجيا باهظة الثمن، ولكن الفوائد تفوق التكاليف المتزايدة ".

المزيد من الخطوات

بعد هذه العملية، سيكون لكل بائع متابعة عملية مختلفة. في بعض العمليات، ويتم تعبئة البولي سيليكون ونفق بطانة مع ثاني أكسيد السيليكون.

ثم، يتم إزالة طبقة كومة نيتريد الأصلي. إيداع عازل البوابة والبوابة المعدنية للخط كلمة التنغستن موصل شغلها. هذا هو نسخة مبسطة من عملية معقدة.

الرقم 7: 3D NAND عملية المصدر: التحليل الموضوعي

عادة، يتم تنفيذ العملية برمتها في عملية مستمرة في المصنع. والمورد في البداية تستخدم الركيزة ومنطق الدوائر التي شيدت عليها، وهيكل NAND.

ومع ذلك، YMTC هناك طريقة أخرى. والتعامل مع الهياكل الدائرة NAND على رقاقة ورقاقة الآخرين الشركة. ثم، وذلك باستخدام اثنين من رقاقة الوصلات الكهربائية الملايين من هيكل معدني وصول الرأسي ومتصلة كهربائيا. استدعاء أسلوب YMTC Xtacking، وتصنيع دورة الزمن بنسبة 20 ويسمح للكثافة أعلى قليلا.

الأمر يحتاج إلى بعض الوقت قبل ارتفاع YMTC ودخلت حيز الإنتاج، لذلك اللاعبين الحالية سوف تستمر في الهيمنة على المشهد التنافسي في المستقبل المنظور.

ومع ذلك، فمن المؤكد أن هذا هو الوقت المناسب لOEM. المنتجات 3D NAND سيكون بأسعار تنافسية لتوفير منتجات غنية.