新しい製造技術により、縦型3D NANDトランジスタ、大容量SSDが実現

アプライドマテリアルズは、垂直に積み重ねられた3次元トランジスタを実験室の実験から商業的な現実に変えることを意図した新しいエッチングシステムを取り除きました。新しいCentura Avatarは、3D NANDに興味を持っているが、現在の機器が実際にそれを構築するタスクに達していないことに気付いているメーカーが直面している複数の問題を解決します。今日は特に3D NANDについて話していますが、フラッシュメモリのスケーリングに関する多くの課題がCPUロジックのスケーリングにも適用されます。

覚えている方もいるかもしれません CPUスケーリングの未来 今年の初めから、マルチコアCPUのトレンドと最先端の製造材料と技術を調査しました。 3Dチップスタッキングは、今後10年間でNAND製造の重要なコンポーネントになると予想されます。 「3D製造」には2種類あることを理解することが重要です。 1つの方法は、従来の2D平面シリコンのスタックを参照します。もう1つは、今日話していることですが、実際に3D NAND構造を構築することを指します。



最初に、少しコンテキスト。



全体的なフラッシュ市場

NAND製造は巨大なビジネスです。ただし、アプライドマテリアルズが3D NANDを推進している理由を理解するための鍵は、フラッシュ需要の大きなグラフではなく、「信じられないほどのコスト/ビット削減」という小さなグラフです。ズームインしてみましょう。



コスト削減

100 nmから60 nmに移行すると、コストがほぼ1桁削減されます。メーカーは、60 nmから40 nmへの次の2つのジャンプでそれに近づきました。対照的に、40nmから20nmはバーをほとんど動かしません。 20 nmを過ぎると、ラインは「やあ、いつか何かからそれを手に入れよう!」という弱い予測にたどり着きます。それがプレーナシリコンが直面している問題であり、これは以前に説明した問題です。

20nm未満で平面製造を効果的にスケーリングする方法がわからない場合はどうしますか?あなたは製造プロセスを再考します。具体的には、従来の2D NANDを使用します。



従来の2D NAND

折り返します(この暫定的なステップをNANDwichと名付ける自由を取っています)。

NANDwich

そして、それを端に立てます。

3D NAND

3D NANDが難しい理由

アプライドマテリアルズの人々によると、実際に3D NAND構造を構築しようとすることは、交互に配置された岩盤を介して、正確に3メートル離れた壁を持つ1キロの深さ、3キロの長さの溝を掘ろうとするようなものです。ゲートトレンチや階段について説明する前に。従来のエッチングシステムは、3:1から4:1のアスペクト比を扱います。3Dエッチングでは、20:1以上のアスペクト比が必要ですが、これは簡単にはいきません。

アバターエッチ

アバターは、曲がったり反ったりせずに滑らかな垂直側壁を実現し、代替スタックレイヤー間をスムーズに移行し、 やめる NAND「階段」の接点をエッチングする際の正しいポイント。この最後のポイントは重要です。マシンが正確なポイントで停止しない場合、次のレイヤーまたは下にある基板にパンチスルーして、セルを破壊します。

3D NANDフラッシュの製造プロセス

アバターシステムは、マスクと誘電体の両方を同時にエッチングするように設計されており、バルーニングによる追加の機器コストと全体的なスループットを高く保ちます。重要な点として、製造業者が40〜50 nmプロセスで3D NANDを構築できるようにすることで、古いプロセスジオメトリの寿命を延ばすこともできます。このような構造は、30〜20 nmの技術で構築された同等のチップよりも大きくなりますが、垂直方向に配置することによる大幅な効率向上は、その差を相殺する以上のものになります。

3Dチップが商用購入できるようになる時期については、アプライドマテリアルズはその点で曖昧でした。率直に言って、近い将来それらが見られるとは思わない。新しいアバター装備は高価で、帽子をかぶっただけで交換することはできません。重要なのは、新しいプロセスノードだけに依存したり、各NANDセルにさらに多くのビットを押し込むことなく、コスト/ GBを削減し、ダイ密度を向上させる方法を提供することです。半導体業界がスケーリングオプションを完全に台無しにしていない場合、これは重要な前進です。今後数年間で企業が新しいエッチング装置を採用することを期待しています。

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