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3D NAND快閃記憶體持續向更高堆疊層數邁進,製程材料也迎來關鍵轉變。 半導體產業研究機構SemiAnalysis於週日(23日)在X平台發布文章指出,當3D NAND堆疊層數突破約300層後,傳統以鎢(Tungsten,W)製作的字線(word line)逐漸面臨物理與製程限制,鉬(Molybdenum,Mo)可能成為高層數NAND不可避免的材料選擇。 SemiAnalysis認為,從鎢轉向鉬並非單純的製程優化,而是300層以上NAND發展下的必要轉型。 3D NAND約在10年前逐漸停止透過水平微縮提升密度,轉而依靠垂直堆疊更多記憶體層數增加單位面積的儲存容量。
然而,當堆疊層數持續攀升,連接各個記憶體單元的鎢字線也開始成為製程瓶頸。 其中包括電阻過高、氟基化學製程可能造成漏電問題,以及在超高深寬比結構中難以有效完成材料填充等限制。 分析指出,相較於鎢,鉬在高層數3D NAND結構中具有三項關鍵優勢:首先,鉬的電阻較低,有助於提升記憶體讀寫速度;其次,鉬製程不需要使用氟基化學工藝;第三,鉬在高深寬比結構中的填充能力較佳。 這些特性分別對應鎢在超高層數NAND中面臨的主要限制,也使材料轉換逐漸從製程選項轉變為高層數NAND的必要條件。 目前各大NAND廠商的產品層數已開始拉開差距。
SemiAnalysis整理顯示,鎧俠(Kioxia)與SanDisk ( SNDKV-US ) 目前約為218層,美光科技( MU-US ) 達276層,三星電子( 005930KS ) 為286層,而SK海力士( 000660KS ) 則以321層處於產業前段。 隨著NAND產業準備由300層以上進一步邁向400層,鉬製程的導入也將同步擴大。 SemiAnalysis預估,鉬在全球NAND總產能中的占比,將從2025年的個位數中段百分比,提升至2027年約30%。
事實上,主要NAND製造商均已明確承諾轉向鉬工藝:其中,三星是較早採用鉬字線的廠商,相關產品自2024年起已進入量產;美光則在2025年利用科林研發( LRCX-US ) 的ALTUS Halo設備啟動大規模量產;SK海力士則計畫在2026年底推出採用鉬製程的375層NAND。 隨著主要記憶體廠陸續導入鉬,相關材料與設備需求也可望隨高層數NAND產能擴張而增加。 SemiAnalysis估計,光是2027年一年,NAND鉬沉積設備市場規模就可能超過10億美元。 若後續DRAM與邏輯晶片也逐步採用鉬相關製程,整體鉬沉積設備市場到2030年可能進一步成長至每年約20億美元。
設備供應商方面,科林研發預期將率先受惠,東京電子(TEL)則緊隨其後。 應用材料( AMAT-US ) 、艾司摩爾( ASML-US ) 以及中國半導體設備商北方華創( 002371-CN ) 則可能更多受惠於後續DRAM及邏輯晶片導入鉬製程所帶來的需求。 SemiAnalysis表示,相關細分市場的完整測算已納入其前段製程設備(WFE)模型。