Нови хоризонти: японска компания се научи да произвежда 400-слойна 3D NAND флаш памет. Какво представлява тази технология?

Наскоро стана известно, че японската компания Tokyo Electron е успяла да разработи модерен метод за производство на 3D NAND чипове. Те използват пространствена подредба с вертикални връзки между слоевете в отделните чипове. Съответно постижението на японците дава възможност броят на слоевете памет да се увеличи до 400.

Каква е особеността на технологията Tokyo Electron?

Според експертите компанията е успяла да разработи свой собствен метод за ецване на отворите, който позволява формирането на вертикални връзки в 3D NAND чиповете памет. Струва си да напомним, че Tokyo Electron не е доставчик на самите чипове, а предоставя оборудване на своите партньори.

Лидерът в бранша от дълго време е американската Lam Research, така че японците може и да притиснат конкуренцията, давайки на клиентите възможност да увеличат производителността на поточните линии за производство на чипове. Разработчиците твърдят, че новият метод за ецване на отвори може да увеличи обема на производство на чипове около 2,5 пъти в сравнение със сега съществуващите технологии.

Освен това японците са създали производствен цикъл, който не е толкова вреден за околната среда, колкото разработките на конкурентите. Това също е важно за много компании. Струва си да се отбележи, че ецването на отворите в чиповете памет NAND е активно развиваща се ниша, така че японците имат възможност да станат един от лидерите сред доставчиците на това оборудване.

Анализаторите твърдят, че до 2027 г. капацитетът на индустрията ще се увеличи 4 пъти – до $2 млрд. Сега цифрата е около $500 милиона.

Tokyo Electron се справя добре – например през миналата година тя успя да достави оборудване на стойност почти 4 млрд. долара, което е около една четвърт от нейните приходи. Ръководството очаква, че компанията ще успее да удвои финансовите си резултати, тъй като общият капацитет на пазара на ецване в полупроводниковата индустрия е около 20 млрд. долара.

Разбира се, японците не са постигнали успеха веднага и внезапно – те са започнали да работят по създаването на новия метод преди 5 години, като са увеличили разходите си за научноизследователска и развойна дейност с около 77%. Благодарение на добрия мениджмънт и разбирането на целта, всичко се получило успешно и задачата била изпълнена. И Tokyo Electron не смята да спре дотук и планира да инвестира около 1,34 млрд. долара в нови изследвания, а печалбата през 2024 г. ще бъде малко по-малка от тази през 2023 г.

Сред другите постижения на Tokyo Electron е използването на изкуствен интелект при разработването на новите материали и дизайна. Благодарение на различни подобрения на процеса, следващото поколение машина за ецване може да осигури ецване с дълбочина 10 µm и с голямо съотношение на страните само за 33 минути. Това е три пъти по-бързо от която и да е от конкурентните системи. Разработката е не само значително техническо подобрение, но и значително увеличава производителността на оборудването за производство на 3D NAND памет, което може да промени времето за производство и качеството на продукцията на 3D NAND устройствата.

Първите 400-слойни 3D NAND модули памет ще бъдат налични след 2-3 години. Най-напред оборудването ще бъде доставено на японските партньори, там ще бъде разгърната новата технология и едва след това ще започне производството на новите чипове.

Не е само Япония

SK hynix също работи по технологията 3D NAND. Компанията проучва възможността за производство на памет с повече от 400 слоя. Сега Hynix тества технологията, като изпраща пластини в лабораторията Tokyo Electron в Япония.

През пролетта на миналата година тази компания представи идеята за производство на 3D NAND флаш памет с над 300 слоя. Разработчиците решиха да увеличат пропускателната способност на чиповете от 164 MB/s на 194 MB/s. По този начин екипът на компанията успя да увеличи едновременно плътността на записа и производителността. В новата 3D NAND е увеличен броят на слоевете, което е логично, а също така е намалена стъпката между тях.

В момента 300-слойните NAND чипове са най-новото постижение. Всеки слой памет се състои от трибитови (TLC) клетки и има капацитет от 1 Tbit. Чрез увеличаване на броя на слоевете плътността на клетките ще се увеличи от 11,55 Gbit/mm2 при 238-слойната памет до над 20 Gbit/mm2.

Между другото, китайците също отбелязват напредък. През 2023 г., през есента, YMTC представи на пазара флаш паметта с най-голям капацитет в света (готова за употреба) по това време. Става дума за 232-слойна QLC 3D NAND. Рекордът тук не е в броя на слоевете – няколко компании успяха да постигнат подобна цифра в чипа. Става дума за възможността да се съхраняват 4, а не 3 бита информация в една клетка. Съответно плътността на запис на модула се е увеличила и е достигнала 19,8 Gbit на квадратен милиметър.

Освен това Micron, Solidigm, Samsung също работят в тази индустрия. Последната също напредна достатъчно и вероятно скоро ще може да представи собствена най-съвременна технология. Южнокорейската корпорация не се фокусира върху 232-слойните чипове и започна да разработва по-усъвършенствани чипове – от 300 слоя и нагоре. Това е значително постижение в сферата на флаш паметите за SSD дисковете.