半导体行业里,设备技术往往决定着谁能跑得更快。
2023年6月9日,日本东京电子公司突然放出消息,他们在宫城基地的等离子体蚀刻系统团队搞出了一种新通孔蚀刻技术,能直接支持堆叠超过400层的3D NAND闪存芯片。
这项突破一下子就把行业目光拉了过去,尤其是在存储容量越来越大的今天,它听起来像给未来高密度芯片生产打开了一扇门。
这项技术第一次把电介质蚀刻带进了低温范围,打造出一个蚀刻速率特别高的系统。以前的常规方法想达到这么深的通道孔,时间长、效率低,还容易出形貌问题。
现在呢,团队用低温晶圆台加上新型气体化学配方,在33分钟内就完成了10微米深度的高纵横比蚀刻。
不仅速度提升了两倍多,蚀刻出来的结构几何形状也更规整,底部清晰,没有明显缺陷。
更实用的是,这项工艺还能把生产过程中的全球变暖潜能值降低84%。用更环保的气体组合替代传统高GWP材料,既符合越来越严的环保要求,又降低了整体碳足迹。
东京电子把这项成果定位成未来3D NAND量产的关键一步,尤其适合那些需要大容量、低功耗存储的应用场景,比如数据中心和消费电子。
2023年6月11日到16日,在日本京都举行的超大规模集成电路技术与电路研讨会上,开发团队正式提交了报告,详细分享了低温蚀刻的具体性能数据和SEM图像。
会议是全球半导体界的重要平台,很多存储器厂商代表都到场。
这项技术如果顺利导入产线,可能会在2027年前后让相关设备市场规模翻番,达到20亿美元左右。
回头看国内情况,当时长江存储科技公司的3D NAND技术水平停留在232层堆叠。尽管他们有先进设备支持,但受美国半导体出口管制政策影响,难以直接拿到这类前沿蚀刻设备和配套工艺。
结果就是,堆叠层数提升的速度被明显卡住,容量和性能的追赶也多了一层难度。类似的中微半导体设备公司在等离子体刻蚀领域有自己的积累,部分设备已经在产线里用起来,可市场准入还是受限,实际转化成大规模优势的路还不太顺。
东京电子的新蚀刻技术虽然强大,但对中国部分厂商来说暂时还用不上。长江存储只能靠现有条件一步步优化工艺,而中微半导体则继续在本土化刻蚀设备上加码投入。
东京电子本来在NAND蚀刻领域不是绝对老大,现在靠低温高效率技术,一下子就把差距缩小了。
存储芯片需求一直旺盛,尤其是AI和大数据时代,高层数NAND的产能缺口不小。这项技术如果被三星、铠侠等厂商采用,未来两三年内就能看到实际产品落地。
低温蚀刻需要精确控制温度、气体流量和腔体环境,每一个参数调整都直接影响良率。
东京电子团队花了多年时间才把这套系统打磨出来,从实验室验证到工艺稳定,中间的迭代肯定不少。
国内厂商虽然暂时受限,但也在通过其他路径补短板,比如加强上游材料研发和工艺协同。整个行业都在往更高密度、更低功耗的方向走,谁能先把设备和制程匹配好,谁就占了先机。
这项日本芯片技术突破对全球存储产业是实打实的推动力。它让400层以上堆叠变成可行选项,也提醒大家,供应链安全和自主能力有多重要。
未来几年,3D NAND的演进速度大概率会加快,而中国企业只能在现有框架下继续发力。
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