Projekt litografie na čipech používaných v procesorech, jak je známe, již dlouho bojuje za snížení svých výrobních procesů a vidíme, jak se nanometry zmenšují a zmenšují. Pokud však jde o 3D NAND paměť , bylo „zaseknuto“ 40nm už nějakou dobu a trendem je, aby to tak zůstalo alespoň ve střednědobém horizontu. Proč nezlepšují litografii paměti? Níže vám řekneme vše.
Technologie 3D NAND byla poprvé představena v roce 2013 a Samsung v roce 2015 odvedl skvělou práci při jeho zlepšování; Od té doby však společnost Samsung ani její konkurenti neprovedli další vylepšení této paměti nad rámec vytváření více a více vrstev pro zvýšení hustoty. Pokud je tedy paměť 3D NAND 40 nm, proč nevidíme vylepšení s menšími uzly, jako jsou 32nm, 20nm atd.?
Odpověď je, že ano je téměř nemožné redukovat litografii kvůli tomu, jak konkrétně jsou vyráběny komunikační kanály mezi vrstvami, a vysvětlíme vám to níže.
Takto se vyrábějí kanály 3D NAND při 40 nm
Abychom vysvětlili, proč litografii paměti 3D NAND nelze mnohem zmenšit, použijeme jako příklad strukturu Toshiba BiCS (nyní používanou společností KIOXIA).
- Nejprve se ve všech vrstvách 3D NAND vytvoří velmi úzké otvory. Dnes mají tyto díry poměr stran asi 60: 1, což je docela pozoruhodné. Vezměte v úvahu, že u této litografie bude otvor o průměru jednoho palce (2.5 palce) dlouhý 1.5 metru. Tyto otvory jsou takové, že stěny jsou téměř dokonale rovnoběžné shora dolů, které procházejí všemi vrstvami materiálu a které slouží ke vzájemné komunikaci všech.
- Tyto otvory jsou poté velmi přesně vyplněny 5 vrstvami materiálu:
- Počáteční vrstva je oxid křemičitý (SiO2), čímž je díra ještě užší. To je znázorněno bledě modře v diagramu, který uvedeme níže.
- Poté je pokryta další tenkou vrstvou nitridu křemíku (Si3N4) také shora dolů, čímž je díra ještě užší. Toto je vrstva zachycení náboje a je zobrazena žlutě.
- Existuje velmi tenká třetí vrstva SiO2, díky níž je díra ještě užší.
- Další vrstvou je vodivý polykrystalický křemík. Tato vrstva je zobrazena červeně a slouží jako kanál pro přenos dat.
- Nakonec je zbývající malé místo opět vyplněno SiO2 (modře). Tato finální izolační výplň pomáhá „ztenčit“ kanál tak, aby fungoval lépe a byl stabilnější.
Tloušťka vrstev, které vyplňují otvory, tedy určuje jejich minimální průměr, a přestože jsme to zde ve skutečnosti ukázali jako „velké“, tloušťka každé vnitřní vrstvy je tlustá jen několik atomů a je prakticky nemožné je vyrobit menší. .
Z tohoto důvodu bude muset 3D NAND paměť v dohledné budoucnosti zůstat na 40 nm, a proto veškerá snaha výrobců v poslední době spočívá ve zvýšení počtu vrstev, které procházejí těmito komunikačními otvory, logice v matici a vylepšené nastavení schodů, ale ne při snižování litografie, protože v tomto okamžiku je to fyzicky téměř nemožné.
