非易失性存儲(chǔ)器的未來

　　在“VLSI Symposium on Technology”首日舉行的自由發(fā)表會(huì)“Will Emerging Non-Volatile Memories Finally Emerge?”(新型非易失性存儲(chǔ)器終會(huì)實(shí)現(xiàn)嗎?)上，東芝、韓國三星電子、韓國海力士半導(dǎo)體(Hynix Semiconductor)、美國美光科技(Micron Technology)以及臺(tái)灣臺(tái)積電(TSMC)等大型半導(dǎo)體廠商的負(fù)責(zé)人紛紛登臺(tái)，對(duì)非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)的未來進(jìn)行了展望。以下為各公司演講內(nèi)容的概要。

　　■東芝(仁田山 晃寬)

　　半導(dǎo)體存儲(chǔ)器市場可分為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、代碼存儲(chǔ)器和工作存儲(chǔ)器三部分，而滿足所有這些用途的通用存儲(chǔ)器并不存在。就東芝的主力業(yè)務(wù)NAND閃存而言，盡量延長現(xiàn)有浮游柵的壽命是基本方針。但1Xnm之后的技術(shù)工藝或許需要實(shí)現(xiàn)三維化。后NAND閃存就是三維NAND閃存。為了能夠隨時(shí)替換浮游柵，必須提前準(zhǔn)備好三維NAND閃存。

　　在三維NAND閃存中，存儲(chǔ)器單元面積、制造工藝的簡潔性以及抗干擾性等方面最為出色的當(dāng)屬我們研發(fā)的“BiCS”。如果采用該項(xiàng)技術(shù)，可用單枚芯片實(shí)現(xiàn)1Tbit等大容量。雖有觀點(diǎn)指出，BiCS在通道中采用了多晶硅，因此閾值電壓容易出現(xiàn)偏差，但我們確信可以克服這個(gè)問題。

　　BiCS需要在貫通孔中進(jìn)行氮化膜和多晶硅成膜，因此水平方向的尺寸縮小存在極限。為此，要想降低bit成本，就需要增加存儲(chǔ)器單元垂直方向的積層數(shù)。我認(rèn)為可以積層20多層。

　　關(guān)于光刻技術(shù)，現(xiàn)有的ArF光刻將在1Xnm之后的技術(shù)工藝中遭遇極限。因此，1Xnm以后的某個(gè)階段均需要導(dǎo)入EUV光刻。

　　■三星電子(G.Jeong)

　　新型非易失性存儲(chǔ)器要求具備針對(duì)10nm以后技術(shù)工藝的可擴(kuò)展性。我們認(rèn)為，PRAM(相變存儲(chǔ)器)可微細(xì)化至7nm前后，ReRAM(可變電阻式存儲(chǔ)器)可微細(xì)化至5nm前后，STT-MRAM(自旋注入式磁化反轉(zhuǎn)型磁存儲(chǔ)器)可微細(xì)化至20nm以后。從成本來看，可替代NAND閃存的是 ReRAM，可替代NOR閃存和DRAM的是PRAM和MRAM。

　　我們已從2010年開始了PRAM的量產(chǎn)，現(xiàn)已達(dá)到了可替代NOR閃存的階段。今后要想替代DRAM，就需要提高擦寫次數(shù)。STT-MRAM可用于替代工作存儲(chǔ)器和混載閃存。我們認(rèn)為，2013年前后市場上將出現(xiàn)64Mbit以上的產(chǎn)品。STT-MRAM今后需要微細(xì)化至1Xnm以后，確保熱穩(wěn)定性和特性均勻性等將成為其課題。ReRAM則需要改進(jìn)存儲(chǔ)器單元的選擇元件、確立三維積層技術(shù)和提高量產(chǎn)效率等。

　　■海力士半導(dǎo)體(J. Roh)

　　在現(xiàn)有的存儲(chǔ)器中，尤其是DRAM要微細(xì)化至20nm以后是非常難的。原因是無法確保所需電容器容量的空間。關(guān)于這一點(diǎn)，尚未有明確的技術(shù)解決方案。

　　在我們?nèi)﹂_發(fā)的新型非易失性存儲(chǔ)器中，包括ReRAM和STT-MRAM。其中，STT-MRAM存在改善布局効率、削減開關(guān)電流和確立蝕刻方法等課題。我個(gè)人希望繼續(xù)推進(jìn)開發(fā)，以使這種新型非易失性存儲(chǔ)器在5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

　　■美光科技(J. Zahurak)

　　NAND閃存和DRAM在今后5年內(nèi)都不會(huì)被其他存儲(chǔ)器所替代。NAND閃存可通過三維化進(jìn)一步增大容量。DRAM可通過4F2(F為設(shè)計(jì)規(guī)則)單元和TSV(硅貫通孔)來維持進(jìn)步。

　　■臺(tái)積電(L.Tran)

　　作為可在邏輯LSI上混載的新型非易失性存儲(chǔ)器，MRAM和ReRAM等備受關(guān)注。不過，在今后2～5年內(nèi)，這些存儲(chǔ)器將只限于低容量的補(bǔ)缺性用途。將來，混載MRAM有可能會(huì)替代中速SRAM緩存。關(guān)于帶有垂直磁化型存儲(chǔ)元件的MRAM，驗(yàn)證針對(duì)10nm以后的可擴(kuò)展性是其課題。