当地时间7月31日，美国半导体设备大厂泛林集团（Lam Research）宣布推出经过公司生产验证的第三代低温电介质蚀刻技术Lam Cryo 3.0，将进一步巩固泛林集团其在 3D NAND 闪存蚀刻领域的领导地位。
1,000 层的 3D NAND面临的挑战
随着我们即将迎来以人工智能 (AI) 崛起为标志的新科技时代，对更先进计算能力的需求也急剧上升。数据密集型 AI 应用需要内存技术取得重大进步，尤其是 NAND 闪存，包括更快的数据传输速度。
计算需求激增的一个副作用是处理存储系统内数据传输的功耗增加。换句话说，这种升级导致数据中心的能源使用量增加，因为用于 AI 训练的计算会消耗大量能源（以及芯片上的空间）。部署高密度、更节能的 NAND 存储（用于更节能的固态硬盘 (SSD)）可满足性能、空间和功率要求，同时降低 AI 革命的运营成本和环境影响。
迈向 1,000 层 3D NAND 的道路不仅仅是一个具有远见的里程碑，它还是人工智能和机器学习技术蓬勃发展的需求所推动的必然结果。这些应用严重依赖大量数据来训练算法并高效、有效地处理信息。 具有 1,000 层的 3D NAND 芯片将提高数据存储容量和吞吐量，这对于需要快速检索和处理的 AI 应用至关重要。因此，半导体行业正在将物理和化学推向极限，努力实现更高的数据存储容量和更快的处理速度。
到目前为止，3D NAND 主要通过堆叠垂直存储单元层来取得进展。该架构涉及复杂而精确的工艺，需要在蚀刻和沉积技术方面取得突破性创新。蚀刻是从晶圆表面去除材料以创建所需存储单元图案和结构的过程。蚀刻也是提高 3D NAND 设备性能、可靠性和产量的关键工艺步骤。但要想将 3D NAND 扩展到更高的1000层数并非易事，需要高纵横比蚀刻能力，包括「存储孔精度」和 「逻辑扩展」能力。
「存储孔精度」是指在存储堆栈中创建连接单元的垂直路径的精度，这对于在不影响质量的情况下将 3D NAND 设备扩展到更高的层数至关重要。 「逻辑扩展」需要减少从通道顶部到底部的关键尺寸偏差，这对于闪存扩展到更多层和相应更高的堆栈时的性能和容量至关重要。 目标是保持从顶部到底部的通道关键尺寸无偏差，这对于闪存扩展到更多层时的性能和容量至关重要。
另外，仅仅因为技术上可以扩展层数并不意味着可以进行大批量生产。为了扩展，闪存制造商必须提高性能和容量，同时降低每比特成本。综合起来，操作和技术的复杂性几乎是不可想象的。
泛林集团表示，公司高深宽比蚀刻解决方案（例如 Flex 和Vantex ）采用先进的硬件和软件技术，可实现精确的介电蚀刻，具有出色的均匀性、可重复性和低缺陷率，可创建最关键的高深宽比 (HAR)设备功能。公司全新推出的第三代低温电介质蚀刻技术Lam Cryo 3.0 经过优化，可解决 1,000 层 3D NAND所带来的蚀刻挑战。「我们处于推动这些创新的前沿，包括到本世纪末将 3D NAND 扩展到 1,000 层所需的创新。 」
Lam Cryo 3.0的蚀刻速度提高了2.5倍
据介绍，Lam Cryo 3.0 采用了泛林集团独特的高功率受限等离子反应器、工艺改进和远低于 0 摄氏度的温度，从而可以利用新的蚀刻化学成分。当与泛林集团最新的Vantex® 介电系统的可扩展脉冲等离子技术相结合时，蚀刻深度和轮廓控制显著提高。使用 Lam Cryo 3.0 技术，3D NAND 制造商可以蚀刻深度高达 10 微米的内存通道，特征关键尺寸从顶部到底部的偏差小于 0.1%。 其他亮点包括： 卓越的生产效率：与传统电介质工艺相比，Lam Cryo 3.0的蚀刻速度提高了2.5倍，具有更好的晶圆间重复性，可帮助3D NAND制造商以更低的成本实现高产量。 更高的可持续性：与传统蚀刻工艺相比，Lam Cryo 可将每片晶圆的能耗降低 40%，排放量减少高达 90%。 最大化设备投资：为了实现最佳轮廓控制和最快、最深的电介质蚀刻，Lam Cryo 3.0 可以集成到泛林集团最新的 Vantex 系统中。它还与该公司的Flex® HAR 电介质蚀刻机产品组合兼容，所有主要内存制造商都使用该产品进行 3D NAND 批量生产。
随着生成人工智能 (AI) 的普及继续推动对具有更高容量和性能的内存的需求，Lam Cryo 3.0 提供了制造未来尖端 3D NAND 的关键蚀刻能力。利用超低温度、高功率受限等离子反应器技术和表面化学创新，Lam Cryo 3.0 可以以业界领先的精度和轮廓控制进行蚀刻。
泛林集团表示，Lam Cryo 3.0 进一步巩固了该泛林集团在晶圆制造蚀刻技术领域长达二十年的领先地位，其中包括七代 3D NAND。2019 年，泛林集团推出了全球首款投入量产的低温蚀刻产品。目前，在 NAND 生产中使用的 7,500 多个 Lam HAR 介电蚀刻室中，近 1,000 个采用了低温蚀刻技术。
泛林集团全球产品部高级副总裁Sesha Varadarajan表示：「Lam Cryo 3.0 为客户迈向 1,000 层 3D NAND 铺平了道路。我们的最新技术已经使用 Lam 低温蚀刻技术生产了 500 万片晶圆，是 3D NAND 生产领域的一次突破。它能够以埃级精度创建高纵横比 (HAR) 特征，同时降低对环境的影响，蚀刻速率是传统介电工艺的两倍以上。Lam Cryo 3.0 是我们客户克服 AI 时代关键 NAND 制造障碍所需的蚀刻技术。」
Counterpoint Research 联合创始人兼研究副总裁Neil Shah 表示：「人工智能正在推动云端和边缘对闪存容量和性能的需求呈指数级增长。这迫使芯片制造商在 2030 年底实现 1000 层 3D NAND 的竞赛中扩大 NAND 闪存的规模。」「Lam Cryo 3.0 低温蚀刻技术是超越传统技术的重大飞跃。它以近乎完美的精度和控制蚀刻出比其宽度深 50 倍以上的内存通道，实现小于 0.1% 的轮廓偏差。这一突破显著提高了先进的 3D NAND 产量和整体性能，使芯片制造商能够在人工智能时代保持竞争力。」
编辑：芯智讯-浪客剑
