當地時間7月31日，美國半導體裝置大廠泛林集團（Lam Research）宣布推出經過公司生產驗證的第三代低溫電介質蝕刻技術Lam Cryo 3.0，將進一步鞏固泛林集團其在 3D NAND 快閃記憶體蝕刻領域的領導地位。
1,000 層的 3D NAND面臨的挑戰
隨著我們即將迎來以人工智慧 (AI) 崛起為標誌的新科技時代，對更先進計算能力的需求也急劇上升。數據密集型 AI 套用需要記憶體技術取得重大進步，尤其是 NAND 快閃記憶體，包括更快的數據傳輸速度。
計算需求激增的一個副作用是處理儲存系統內數據傳輸的功耗增加。換句話說，這種升級導致數據中心的能源使用量增加，因為用於 AI 訓練的計算會消耗大量能源（以及芯片上的空間）。部署高密度、更節能的 NAND 儲存（用於更節能的固態硬碟 (SSD)）可滿足效能、空間和功率要求，同時降低 AI 革命的營運成本和環境影響。
邁向 1,000 層 3D NAND 的道路不僅僅是一個具有遠見的裏程碑，它還是人工智慧和機器學習技術蓬勃發展的需求所推動的必然結果。這些套用嚴重依賴大量數據來訓練演算法並高效、有效地處理資訊。 具有 1,000 層的 3D NAND 芯片將提高數據儲存容量和吞吐量，這對於需要快速檢索和處理的 AI 套用至關重要。因此，半導體行業正在將物理和化學推向極限，努力實作更高的數據儲存容量和更快的處理速度。
到目前為止，3D NAND 主要透過堆疊垂直儲存單元層來取得進展。該架構涉及復雜而精確的工藝，需要在蝕刻和沈積技術方面取得突破性創新。蝕刻是從晶圓表面去除材料以建立所需儲存單元圖案和結構的過程。蝕刻也是提高 3D NAND 裝置效能、可靠性和產量的關鍵工藝步驟。但要想將 3D NAND 擴充套件到更高的1000層數並非易事，需要高長寬比蝕刻能力，包括「儲存孔精度」和 「邏輯擴充套件」能力。
「儲存孔精度」是指在儲存堆疊中建立連線單元的垂直路徑的精度，這對於在不影響品質的情況下將 3D NAND 裝置擴充套件到更高的層數至關重要。 「邏輯擴充套件」需要減少從通道頂部到底部的關鍵尺寸偏差，這對於快閃記憶體擴充套件到更多層和相應更高的堆疊時的效能和容量至關重要。 目標是保持從頂部到底部的通道關鍵尺寸無偏差，這對於快閃記憶體擴充套件到更多層時的效能和容量至關重要。
另外，僅僅因為技術上可以擴充套件層數並不意味著可以進行大批次生產。為了擴充套件，快閃記憶體制造商必須提高效能和容量，同時降低每位元成本。綜合起來，操作和技術的復雜性幾乎是不可想象的。
泛林集團表示，公司高深寬比蝕刻解決方案（例如 Flex 和Vantex ）采用先進的硬體和軟體技術，可實作精確的介電蝕刻，具有出色的均勻性、可重復性和低缺陷率，可建立最關鍵的高深寬比 (HAR)裝置功能。公司全新推出的第三代低溫電介質蝕刻技術Lam Cryo 3.0 經過最佳化，可解決 1,000 層 3D NAND所帶來的蝕刻挑戰。「我們處於推動這些創新的前沿，包括到本世紀末將 3D NAND 擴充套件到 1,000 層所需的創新。 」
Lam Cryo 3.0的蝕刻速度提高了2.5倍
據介紹，Lam Cryo 3.0 采用了泛林集團獨特的高功率受限等離子反應器、工藝改進和遠低於 0 攝氏度的溫度，從而可以利用新的蝕刻化學成分。當與泛林集團最新的Vantex® 介電系統的可延伸脈沖等離子技術相結合時，蝕刻深度和輪廓控制顯著提高。使用 Lam Cryo 3.0 技術，3D NAND 制造商可以蝕刻深度高達 10 微米的記憶體通道，特征關鍵尺寸從頂部到底部的偏差小於 0.1%。 其他亮點包括： 卓越的生產效率：與傳統電介質工藝相比，Lam Cryo 3.0的蝕刻速度提高了2.5倍，具有更好的晶圓間重復性，可幫助3D NAND制造商以更低的成本實作高產量。 更高的永續性：與傳統蝕刻工藝相比，Lam Cryo 可將每片晶圓的能耗降低 40%，排放量減少高達 90%。 最大化裝置投資：為了實作最佳輪廓控制和最快、最深的電介質蝕刻，Lam Cryo 3.0 可以整合到泛林集團最新的 Vantex 系統中。它還與該公司的Flex® HAR 電介質蝕刻機產品組合相容，所有主要記憶體制造商都使用該產品進行 3D NAND 批次生產。
隨著生成人工智慧 (AI) 的普及繼續推動對具有更高容量和效能的記憶體的需求，Lam Cryo 3.0 提供了制造未來尖端 3D NAND 的關鍵蝕刻能力。利用超低溫度、高功率受限等離子反應器技術和表面化學創新，Lam Cryo 3.0 可以以業界領先的精度和輪廓控制進行蝕刻。
泛林集團表示，Lam Cryo 3.0 進一步鞏固了該泛林集團在晶圓制造蝕刻技術領域長達二十年的領先地位，其中包括七代 3D NAND。2019 年，泛林集團推出了全球首款投入量產的低溫蝕刻產品。目前，在 NAND 生產中使用的 7,500 多個 Lam HAR 介電蝕刻室中，近 1,000 個采用了低溫蝕刻技術。
泛林集團全球產品部高級副總裁Sesha Varadarajan表示：「Lam Cryo 3.0 為客戶邁向 1,000 層 3D NAND 鋪平了道路。我們的最新技術已經使用 Lam 低溫蝕刻技術生產了 500 萬片晶圓，是 3D NAND 生產領域的一次突破。它能夠以埃級精度建立高長寬比 (HAR) 特征，同時降低對環境的影響，蝕刻速率是傳統介電工藝的兩倍以上。Lam Cryo 3.0 是我們客戶克服 AI 時代關鍵 NAND 制造障礙所需的蝕刻技術。」
Counterpoint Research 聯合創始人兼研究副總裁Neil Shah 表示：「人工智慧正在推動雲端和邊緣對快閃記憶體容量和效能的需求呈指數級增長。這迫使芯片制造商在 2030 年底實作 1000 層 3D NAND 的競賽中擴大 NAND 快閃記憶體的規模。」「Lam Cryo 3.0 低溫蝕刻技術是超越傳統技術的重大飛躍。它以近乎完美的精度和控制蝕刻出比其寬度深 50 倍以上的記憶體通道，實作小於 0.1% 的輪廓偏差。這一突破顯著提高了先進的 3D NAND 產量和整體效能，使芯片制造商能夠在人工智慧時代保持競爭力。」
編輯：芯智訊-浪客劍
