Будучи ведущим мировым производителем памяти, южнокорейская Samsung Electronics стремится своевременно осваивать более совершенные литографические технологии, так как это в перспективе снижает себестоимость выпуска микросхем. Недавно компания представила первый функционирующий кристалл DRAM, созданный с использованием технологии тоньше 10 нм.
Источник изображения: Samsung Electronics
Как правило, литографические нормы при производстве микросхем памяти отстают от логических компонентов, поскольку в первом случае передовые технологии часто не являются необходимыми и не окупают себя. Тем не менее до недавнего времени производители памяти активно внедряли техпроцессы 10-нм класса, которые классифицировались следующим образом: 1x, 1y, 1z, 1a, 1b, 1c и 1d (в порядке уменьшения геометрических параметров). Samsung недавно создала первый работающий образец кристалла DRAM по техпроцессу поколения 10a, который знаменует собой начало эры литографических норм менее 10 нм в производстве памяти. Линейные размеры в данном случае составляют от 9,5 до 9,7 нм, как сообщает The Elec.
Дальнейшие шаги по внедрению этого техпроцесса включают его использование в массовом выпуске чипов памяти, начиная с 2028 года. Три последовательные технологии (10a, 10b и 10c) будут основываться на архитектуре ячеек 4F2 и транзисторах с вертикальным каналом (VCT). В рамках следующей технологии 10d компания планирует перейти на 3D DRAM. Samsung предусмотрела запасной вариант на случай, если 10a не удастся внедрить в серийное производство, параллельно разрабатывая альтернативные решения, однако получение рабочих образцов позволяет рассчитывать на успех основного сценария.
Внедрение 10a сопряжено для Samsung с рисками, связанными с повышением плотности размещения ячеек памяти. Структура 4F2 предполагает увеличение количества ячеек на единицу площади кристалла на 30–50 %. Одновременно транзисторы с вертикальным каналом (VCT) позволяют расположить конденсатор над транзистором, что также увеличивает плотность компоновки элементов на кристалле. Периферийные схемы будут изготавливаться на отдельном кристалле и монтироваться под основной методом гибридного соединения пластин. Изменения в компоновке привели и к замене химического состава элементов. Вместо кремния Samsung будет изготавливать каналы транзисторов из оксида индия, галлия и цинка (IGZO) для снижения токов утечки и обеспечения более стабильного хранения данных в ячейках памяти с более компактной структурой.
При подборе материала для линии слов Samsung рассматривал два варианта: нитрид титана и молибден, однако последний отличается повышенной склонностью к коррозии и потребует установки нового оборудования, поэтому окончательное решение пока не принято. Как считают специалисты, вертикальные каналы в транзисторах представляют собой первый этап на пути к созданию трёхмерной DRAM, и Samsung продвигается к этой технологии постепенно. В то же время Micron Technology и китайские производители памяти планируют пропустить этапы 4F2 и VCT, стремясь сразу перейти к 3D DRAM. Трёхмерная компоновка, среди прочего, даст возможность выпускать память с более высокой плотностью без применения сверхжёсткой ультрафиолетовой литографии (EUV), для которой требуется более дорогостоящее оборудование. Для китайских компаний это особенно важно, учитывая отсутствие доступа к такому оборудованию из-за западных санкций. Южнокорейская SK hynix, следуя примеру Samsung, планирует использовать 4F2 и VCT, но исключительно в рамках техпроцесса 10b, а не 10a.
