官宣新材料,瞄準服務(wù)器下一代解決方案,三星能否再次定義存儲市場?
新材料名為“無晶態(tài)氮化硼”,或?qū)⒛軌蚪鉀Q石墨烯與硅基半導(dǎo)體工藝的兼容性。
近日,三星電子宣布發(fā)現(xiàn)了一種全新的半導(dǎo)體材料“無晶態(tài)氮化硼(amorphous boron nitride,簡稱a-BN)”,或?qū)?ldquo;加速下一代半導(dǎo)體的發(fā)展”。
據(jù)悉,該材料將廣泛應(yīng)用于DRAM和NAND解決方案,如今在這兩個細分市場,三星均穩(wěn)居第一名,遙遙領(lǐng)先于海力士和鎂光。
這次新材料的推出,三星能否再次定義存儲市場呢?
新材料衍生于白色石墨烯,適用于DRAM和NAND解決方案
“無晶態(tài)氮化硼”由SAIT的研究人員與蔚山國立科學(xué)技術(shù)研究院(UNIST)以及劍橋大學(xué)合作發(fā)現(xiàn),是一種基于白色石墨烯衍生而來的新材料,但不同的分子結(jié)構(gòu)又讓與白色石墨烯 "有獨特的區(qū)別"。
首先“無晶態(tài)氮化硼”由氮和硼原子組成,其中硼原子和氮原子排列成六邊形結(jié)構(gòu),但沒有定型的分子結(jié)構(gòu),呈現(xiàn)非晶分子結(jié)構(gòu),所以可以將其與白色石墨烯區(qū)分開來。
無晶態(tài)氮化硼具有一流的超低介電常數(shù)——1.78,具有較強的電氣和機械性能,可作為互連隔離材料,以減少電干擾,這在功能上與石墨烯十分相似,但特性上更加優(yōu)秀。
此次合作的目的,旨在解決石墨烯與硅基半導(dǎo)體工藝的兼容性。研究人員在實驗中發(fā)現(xiàn),非晶態(tài)氮化硼能夠最大限度減少電干擾,且可以在400攝氏度的低溫下完成晶圓的規(guī)模生長,適用于DRAM和NAND解決方案。
SAIT副總裁兼無機材料實驗室負責(zé)人樸盛俊表示,“最近,人們對2D材料及其衍生的新材料的興趣越來越大。然而,在現(xiàn)有的半導(dǎo)體工藝中應(yīng)用該材料仍存在許多挑戰(zhàn)。”
三星能否再次定義存儲市場?
眾所周知,作為當(dāng)今半導(dǎo)體行業(yè)最常用的材料,硅材料的制作工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟,但硅材料的加工極限被限制到10nm線寬,當(dāng)制程小于10nm,就很難制出穩(wěn)定的硅產(chǎn)品。就目前來看,硅材料的工藝已經(jīng)接近極限,所以基于現(xiàn)有硅半導(dǎo)體技術(shù)的挑戰(zhàn)之一,就是提高集成度。
當(dāng)集成度提高時,芯片可以快速處理更多信息,但電路干擾等技術(shù)問題也隨之而來。
針對這個問題,業(yè)內(nèi)意圖找到一些材料,既能薄到原子級別,又能很好的保持半導(dǎo)體性質(zhì),“二維材料”也就在這個時候開始登上舞臺,其中以石墨烯為典型代表。
原理上來看,二維材料的電子能帶結(jié)構(gòu)和三維的母體材料有很大不同,前者的電子可能具備新的物理規(guī)律,按照新的能級運動。且因為薄,其原子都暴露于表面,更容易被調(diào)控。
然而,因為石墨烯是一個零帶隙的半導(dǎo)體,價帶與導(dǎo)帶相交,因此無法“關(guān)閉”電子流通,這讓它在半導(dǎo)體器件領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。不過基于石墨烯帶來的啟發(fā),在繼續(xù)研發(fā)的同時,業(yè)界也沒有放棄尋找其他更多材料可能。
眾所周知,存儲芯片業(yè)務(wù)一直是三星的第一大利潤來源。數(shù)據(jù)顯示,2019年Q4三星在DRAM存儲芯片市場占據(jù)44.4%份額,而在NAND Flash存儲芯片市場,三星全年占有34%的市場份額,均是第一名。
圍繞新材料“無晶態(tài)氮化硼”的應(yīng)用,雖然三星方面并沒有給出具體的應(yīng)用時間,但在方向上表示,將把該材料應(yīng)用于半導(dǎo)體,尤其是大規(guī)模服務(wù)器的下一代存儲器解決方案中的DRAM和NAND方案。
就目前的存儲市場來看,相比于PC市場表現(xiàn)的較弱和智能手機市場的平穩(wěn),服務(wù)器內(nèi)存市場正在逐步提高。此前有人做出預(yù)測,全球內(nèi)存需求將增長17.5%,其中基于智能手機與服務(wù)器的領(lǐng)域占比最大,兩者相加幾乎占到7成市場。
當(dāng)下在手機芯片等市場,三星的地位并不容易撼動。不過在服務(wù)器存儲市場,擁有服務(wù)器芯片市場先天優(yōu)勢的英特爾在一旁虎視眈眈,在NAND Flash市場占有一席之地,并意圖將3D Xpoint技術(shù)引入內(nèi)存市場。
不過,鑒于DRAM內(nèi)存和NAND Flash市場已高度成熟,且成本更低,英特爾想要狙擊三星并沒有那么容易。此次新材料的發(fā)現(xiàn),若未來能夠大規(guī)模應(yīng)用于旗下半導(dǎo)體,打破現(xiàn)有半導(dǎo)體材料規(guī)則之外,三星在存儲芯片的地位也將進一步鞏固。
最后,記得關(guān)注微信公眾號:鎂客網(wǎng)(im2maker),更多干貨在等你!
硬科技產(chǎn)業(yè)媒體
關(guān)注技術(shù)驅(qū)動創(chuàng)新
