研究機構SemiAnalysis於23日發布一系列分析指出,3D快閃記憶體( )堆疊層數突破300層,傳統鎢製字元線(word line)已在三方面逼近物理極限,讓「鉬」從製程優化材料,變成必要的替代材料,意味著NAND製造正迎來關鍵材料轉型。
SemiAnalysis在X上表示,「對300層以上的NAND而言,鉬不是優化選項,而是必要材料」。3D NAND大約十年前就停止橫向微縮,改以垂直堆疊提高儲存密度,但當堆疊層數超過約300層後,連接各記憶單元的鎢製字元線便面臨三大物理瓶頸:電阻過高、含氟化學製程導致漏電,以及超深孔難以有效填充。
相較下,鉬在奈米維度互連線的電阻較低,可提升讀寫速度,且不需要使用含氟化學製程,可避免漏電問題,在高深寬比結構中的填充能力也更好。這三項優勢正好對應鎢在高層數堆疊中面臨的核心缺陷,因此,從鎢轉向鉬是技術上的必要轉變。
根據NAND供應商鎧俠和威騰電子(WD)公開的測試結果,無氟鉬製程可將漏電失效率降至鎢製程的百分之一,並在相同矽體積下,將位元密度提高逾16.3%。但可靠度仍取決於填充品質。
SemiAnalysis指出,業界目前量產NAND的堆疊層數多為200-300層,鎧俠和SanDisk目前採用218層,美光採276層,三星電子為286層,SK海力士則以321層居先。
如今,300層以上至400層以上的技術升級已全面展開。SK海力士計劃在年底前推出375層產品,預料進一步拉開領先距離。
SemiAnalysis估計,到了2027年,鉬製程占NAND總產能的比率,將從去年的中個位數升至約30%。鉬沉積設備的銷量也預估在明年突破10億美元,並在2030年增至每年約20億美元。科林研發因2025年2月就發布業界首款可量產的鉬原子層沉積設備,可望率先受惠;東京威力科創緊隨其後,應材、ASMI以及北方華創,則將從隨後的DRAM及邏輯晶片轉型浪潮中獲益。
這波轉型正值記憶體產業景氣高峰。TrendForce資料顯示,全球前五大NAND品牌廠今年第2季合計營收達688.7億美元,季增77%。高獲利環境也為記憶體業者推動製程轉型與採購設備提供資金。
與此同時,長江存儲(YMTC)母公司長存集團的科創板IPO申請已獲受理,預計籌資人民幣330億元(約49億美元)。不過,該公司NAND堆疊層數尚未進入300層以上的競爭領域,在技術與產能方面都面臨追趕壓力。