5nm工艺可能无法实现?存储器除了3D NAND还有其他选择?看这4个技术老兵怎么说
记者:现在的3DNAND已经扩大到了48层,那么接下来的工作就是继续叠加层数吗?或者它有物理限制吗?
Gottscho:3DNAND的层数一直在上升,我对它的未来相当乐观。事实上,在半导体行业混,就必须乐观。我们发现了一种可以叠加到256层的方案,继续向上叠加非常具有挑战性。但是,就目前来看,做到128层也有很多挑战。晶片之间的压力是个大问题,如果采用像薯片一样的晶圆,最终的结果肯定不好。而且,当你试图将一层堆叠到另一层上面时,这种压力便会造成失真和重叠。最大的问题之一是蚀刻内存洞。在我35年的蚀刻生涯中,这是我所见过的最具挑战性的蚀刻,氧化物层和氮化物层,或者氧化物层和聚合物层互相交错,纵横比接近100:1。不过话说回来,我们有一个解决方案的技术路线图,我们正在同时研究三代技术。在未来10年内,这些技术将得到大规模应用。
Shortt:3DNAND未来能够在一步之内完成100层的蚀刻吗?
Gottscho:这个不好说。我们的策略是将蚀刻技术的宽高比最大化,因为我们相信,一次蚀刻完尽可能多的层更加符合客户的利益。不管你的3DNAND是48层,96层还是128层,你最后都会想找出能够蚀刻最多多少层。
Wolfling:当你开始堆叠层数时,如果有三代或四代以上的产品,采用相同的堆叠方案显示是是不符合成本效益的。你在蚀刻上下的功夫越大,这种技术方案成熟的时间就越早。
记者:DRAM也是冯诺依曼架构的一个重要产品。我们未来能在现有的技术方案上从平面和高度两个层面继续发展这个产品吗?还是需要转向其它技术方案,比如相变存储器或STT-RAM?
Zhang:我们的客户正在从三维上发展这个产品,并试图进一步降低其工艺尺寸。过去几年就是这种发展路线,而且还会继续这么走下去,至于能够走多远,说实话我们现在还没有真正看到能够在不远的将来取代DRAM的另一种器件。我们发现,XPoint成为了另一种可以插入当前内存架构的可行解决方案。观察它未来如何与DRAM齐头并进将是比较有趣的一件事情。
Dougherty:所以你认为随着时间的推移会出现一些别的替代方案吗?我认为,不同的存储方案都有大量的工作要做,但是我们不知道它们的交叉点在哪里。
Zhang:这就是人们正在同时研究XPoint和其它存储器方案,并观察它们的成本、性能和存储寿命这些指标的原因,不过,这些方案能不能达到DRAM的水平还有待观察。
Shortt:在KLA-Tencor,我们之前预测3DNAND会更早地取代其它NAND器件,但是在3DNAND的压力下,其它产品将工艺推进到超出人们预期一代或两代的程度,这反过来又延迟了3DNAND的推广。DRAM也是如此,这种技术肯定会尽可能走的更远。
Gottscho:在我看来,DRAM和2D/3DNAND的切换还有一些区别,3DNAND在2DNAND发展到头之前已经准备就绪了,但是目前看起来DRAM好像还没有替代品。无论是STT-RAM、相变存储器还是电阻式RAM,在读写速度或耐用性上它们都不能与DRAM相比。更新换代的必要性是驱动技术发明的主要动力,但是DRAM至少还可以再发展两代,DRAM生命犹存,但是它的提升变得越来越困难。MRAM可能会成为一种逻辑器件中的嵌入式逻辑内存组件,但是它看起来不像是高密度DRAM的可行替代品。
Shortt:我们认为,没有太大的必要审查这些新结构。我们审查了一些新结构,但是投入的精力并不多。
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