SK hynix dự kiến bắt đầu sản xuất hàng loạt chip nhớ flash 3D NAND 375 lớp thế hệ tiếp theo vào cuối năm nay.
Theo các nguồn tin trong ngành ngày 11 tháng 6, SK hynix đã hoàn tất quá trình xác minh sản xuất chip NAND 375 lớp và đang chuẩn bị chuyển giao công nghệ sang dây chuyền sản xuất hàng loạt. Công ty không xây dựng nhà máy mới. Thay vào đó, họ đang thực hiện các khoản đầu tư chuyển đổi tại các dây chuyền sản xuất hiện có trong nhà máy M15 ở Cheongju, nơi hiện đang sản xuất các sản phẩm NAND 176 lớp, 238 lớp và 321 lớp.
Sản phẩm 375 lớp trước đây được gọi nội bộ là NAND loại 400 lớp. Số lớp được giảm xuống còn 375 do những khó khăn trong sản xuất liên quan đến quy trình xếp chồng lớp siêu cao. Khi số lớp NAND tăng lên, độ phức tạp của quy trình cũng tăng lên ở các lĩnh vực như khắc lỗ kênh.
"Các sản phẩm từng được mô tả là NAND loại 400 lớp đã được sửa đổi thành 375 lớp," một nguồn tin trong ngành cho biết. "Lộ trình phát triển sau đó mở rộng đến các sản phẩm 480 lớp và 604 lớp."
Một thay đổi quan trọng là việc đưa vào sử dụng molypden (Mo). SK hynix đã thay thế một phần lớp màng vonfram (W) được sử dụng trước đây trong quy trình bằng molypden. Bộ nhớ flash NAND tăng dung lượng lưu trữ bằng cách xếp chồng hàng trăm lớp ô nhớ và các đường từ điều khiển chúng theo chiều dọc. Trong sản phẩm 375 lớp, SK hynix đã quyết định thay thế một phần vonfram được sử dụng trong các điện cực cổng kim loại, hay các đường từ, bằng molypden.
Molypden được coi là vật liệu có khả năng khắc phục những hạn chế của vonfram trong cấu trúc NAND xếp chồng cao. Khi số lớp tăng lên, dây dẫn trở nên hẹp hơn, và điện trở của vonfram tăng lên khi kích thước thu nhỏ, làm chậm quá trình truyền tín hiệu. Molypden cho phép điện trở thấp hơn vonfram trong các cấu trúc đường từ nhỏ, cho phép truyền tín hiệu nhanh hơn và cải thiện tốc độ ghi và xóa.
Vonfram cũng yêu cầu một lớp lót chặn trước khi lắng đọng, dẫn đến sự hao hụt độ dày ở mỗi lớp xếp chồng. Molypden có thể được lắng đọng trực tiếp mà không cần lớp phụ trợ, cho phép tạo ra các cấu trúc có mật độ cao hơn.
Tuy nhiên, quy trình này rất khó khăn về mặt kỹ thuật. Tiền chất molypden tồn tại ở dạng rắn ở nhiệt độ phòng, đòi hỏi các công nghệ có khả năng làm nóng và cung cấp chúng với tốc độ và số lượng ổn định.
Samsung Electronics đã đưa molypden vào các quy trình sản xuất dây dẫn kim loại bắt đầu với bộ nhớ flash 3D NAND 286 lớp thế hệ thứ chín, được đưa vào sản xuất hàng loạt vào tháng 4 năm 2024. Thế hệ 3D NAND thứ 10 tiếp theo của hãng, với hơn 400 lớp, đang được chuẩn bị để thương mại hóa vào nửa cuối năm nay. Samsung cũng đang mở rộng số lượng các bước xử lý ứng dụng molypden.
Samsung sử dụng thiết bị lắng đọng của Lam Research để xử lý molypden. SK hynix đã xem xét thiết bị của Lam Research và Tokyo Electron (TEL) trước khi lựa chọn hệ thống của TEL. Thiết bị của Lam Research sử dụng phương pháp xử lý một tấm wafer duy nhất, trong khi TEL sử dụng phương pháp lắng đọng dựa trên lò nung có khả năng xử lý khoảng 100 tấm wafer cùng lúc. Hệ thống lò nung được xem là có lợi thế về chi phí thiết bị, diện tích lắp đặt và lượng tiêu thụ molypden.
Air Liquide, Entegris và Merck KGaA dự kiến sẽ cung cấp vật liệu molypden cho SK hynix. Trong số các nhà cung cấp Hàn Quốc, SK Specialty cũng đang được xem xét. Tuy nhiên, SK Specialty hiện không có hệ thống kho bãi và phân phối riêng. Các nguồn tin trong ngành cho biết công ty đang thảo luận về kế hoạch cung cấp vật liệu bằng cách sử dụng cơ sở hạ tầng phân phối của Air Liquide, và SK hynix được cho là đang khuyến khích sự hợp tác giữa hai công ty.
Nhu cầu về vật liệu molypden được sử dụng trong công nghệ 3D NAND dự kiến sẽ tăng nhanh. Ước tính của ngành cho thấy Samsung đã mua hoặc sẽ mua khoảng 4 tấn molypden vào năm ngoái và khoảng 10 tấn trong năm nay. Dự kiến mức tiêu thụ sẽ tăng lên 25 tấn vào năm 2027, 40 tấn vào năm 2028, 60 tấn vào năm 2029 và 80 tấn vào năm 2030. SK hynix, công ty sẽ bắt đầu sử dụng molypden một cách nghiêm túc vào năm tới, ước tính ban đầu sẽ tiêu thụ khoảng 4 tấn mỗi năm.
"Không giống như DRAM, ngành công nghiệp NAND vẫn tập trung nhiều hơn vào lợi nhuận hơn là khối lượng xuất hàng," một nguồn tin khác trong ngành cho biết. "SK hynix cũng chọn cách giảm sản xuất các sản phẩm NAND lớp thấp hơn và mở rộng sản lượng NAND 375 lớp để cải thiện năng suất bit và giảm chi phí, thay vì mở rộng tổng công suất sản xuất."