通過垂直堆疊晶體管，3D NAND有望成為基于半導(dǎo)體的數(shù)據(jù)驅(qū)動應(yīng)用存儲解決方案。自動駕駛汽車和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備為工程師帶來了數(shù)據(jù)存儲挑戰(zhàn)。在許多情況下，硬盤驅(qū)動器速度太慢，而閃存驅(qū)動器太昂貴，無法存儲與此類應(yīng)用程序相關(guān)的大量數(shù)這就是3D NAND的用武之地。越來越多的工程師正在談?wù)摬捎没陂W存的3D NAND技術(shù)，這種技術(shù)可以將晶體管疊加在一起，以解決速度和成本問題。

為了解更多有關(guān)3D NAND的信息，Design News與Entegris公司市場策略副總裁Wenge Yang進(jìn)行了交談，該公司是一家半導(dǎo)體器件制造用材料制造商。與該公司的蝕刻和氣相沉積工藝合作的楊告訴我們，為什么3D NAND可以在不久的將來成為自動駕駛汽車，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和各種其他數(shù)據(jù)驅(qū)動應(yīng)用的關(guān)鍵推動因素。

DN：我們開始聽到更多關(guān)于工程師想要使用3D NAND技術(shù)的半導(dǎo)體應(yīng)用的信息。你能給我們一個簡單的解釋嗎?什么是3D NAND?

楊：設(shè)備工程師正在弄清楚他們不能再在水平方向上制造更小的晶體管。他們達(dá)到了物理極限。所以他們問：是否有可能在晶圓上垂直堆疊?

這就是我們所說的3D NAND。而不是每個區(qū)域2D-one晶體管 - 我們在它上面堆疊另一個晶體管。然后，突然您可以再次開始縮放，從而在晶圓上產(chǎn)生更低的成本。這是三星或四年前由三星開始的。他們垂直堆疊八個晶體管。

當(dāng)他們?nèi)グ它c時，每個人都喜歡它，所以行業(yè)開始擴(kuò)大規(guī)模。他們從8到16，然后從16到32。然后他們從32到今天，每個人都在堆疊64個晶體管。

DN：推動這項技術(shù)發(fā)展的動力是什么?

YANG：共同的主題是數(shù)據(jù) - 生成，傳輸，分析和存儲的大量數(shù)據(jù)。我們正在使用手機(jī)和其他設(shè)備來創(chuàng)建數(shù)據(jù)，存儲數(shù)據(jù)和查看數(shù)據(jù)。

半導(dǎo)體行業(yè)曾經(jīng)是處理器驅(qū)動的 - 英特爾CPU決定了整個行業(yè)的發(fā)展方向。但是在過去的一兩年里，由于所有的數(shù)據(jù)，它已經(jīng)從以處理器為中心轉(zhuǎn)向以內(nèi)存為中心。數(shù)據(jù)正在驅(qū)動內(nèi)存。這都是關(guān)于存儲的。當(dāng)我們談?wù)摯鎯r，主要媒體現(xiàn)在是3D NAND。

DN：所以你說3D NAND是新的存儲解決方案。為什么不使用硬盤進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲?

楊：數(shù)據(jù)存儲始于硬盤。硬盤驅(qū)動器的最大好處是每千兆字節(jié)便宜。但問題是硬盤太慢了。你實際上可以聽到繞過的機(jī)械驅(qū)動器。

因此人們發(fā)明了非易失性閃存。它存儲半導(dǎo)體數(shù)據(jù)。它快得多。在讀/寫方面，我們談?wù)摰乃俣纫?000倍甚至10,000倍。

DN：為什么不使用2D閃存呢?

楊：問題是基于二維半導(dǎo)體的存儲 - 閃存或固態(tài)設(shè)備 - 與硬盤驅(qū)動器相比太昂貴了。還有第二個問題：可靠性不如硬盤驅(qū)動器好。

所以問題就變成了：你如何讓它更便宜?答案是，你把它縮小了。但他們已經(jīng)制造了20納米晶體管。它幾乎達(dá)到了制造晶體管的極小的極限。所以他們開始垂直堆疊。

您可以在不犧牲成本，性能或可靠性的前提下獲得所有好處。它突然讓業(yè)界非常興奮。到今年年底，大多數(shù)閃存制造商將達(dá)到96層。明年，他們計劃推出128個。八月，有一個名為Flash Memory Summit的會議。那里的技術(shù)專家說他們認(rèn)為可以進(jìn)行200到500層的堆疊。

DN：那么它的應(yīng)用是什么?

楊：過去，當(dāng)我們談到基于半導(dǎo)體的存儲時，我們談到了拇指驅(qū)動器，個人電腦，手機(jī)和相機(jī) - 面向消費者的設(shè)備。但更大的市場是服務(wù)器的企業(yè)級。

DN：物聯(lián)網(wǎng)和汽車怎么樣?必須有自動駕駛汽車的申請。

楊：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，如冰箱里的恒溫器，不需要大量的本地存儲?；蛘?，如果您使用Amazon Echo，它也是一樣的。您不需要在本地存儲。但是這些應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)傳輸?shù)皆?，大多?shù)存儲將在服務(wù)器中發(fā)生。這就是企業(yè)存儲是一個熱門市場的原因。

自動駕駛汽車是不同的。它已連接，數(shù)據(jù)量巨大。每秒產(chǎn)生3千兆比特和10千兆比特的新數(shù)據(jù)。挑戰(zhàn)在于：您如何存儲數(shù)據(jù)?大多數(shù)人說將它存儲在汽車中是因為數(shù)據(jù)的傳輸速度不夠快。您無法將所有內(nèi)容傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)。

所以你需要兩件事。一個是汽車的大存儲空間。另一個是服務(wù)器。您需要將數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器，以便在發(fā)生事故時收集數(shù)據(jù)用于分析或責(zé)任。

但總的來說，無論您談?wù)摰氖鞘裁碔oT設(shè)備，您都需要生成，傳輸和存儲數(shù)據(jù)。

DN：實現(xiàn)這一目標(biāo)有哪些挑戰(zhàn)?你如何獲得128層，200層或500層?

楊：如果你堆疊很多層，它就像一座非常高的摩天大樓?？椎闹睆綖?0nm，孔的深度可以是孔的50倍。您的縱橫比為50：1。這意味著如果你從這96層的頂部挖出一個洞到底部，那么洞就會變得越來越難以挖掘。

這是一個工程挑戰(zhàn)：你如何挖洞?你如何去除那個洞中的東西 - 將它們從晶圓中拿出來?第三件事是：你需要用導(dǎo)體填充孔，這樣你就可以接觸孔中的每一層。那么如何在沒有空洞或覆蓋問題的情況下填補(bǔ)空洞呢?

所有這些都是我們行業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)。這在您使用的蝕刻工藝和用于這些孔的清潔工藝方面引發(fā)了許多創(chuàng)新。當(dāng)我們轉(zhuǎn)向更多層時，整個目的是使這成為一個可行的制造過程。