固态硬盘和六氯化钨的故事

喜欢DIY电脑产品的亲，今年的双11您有为买电脑内存和固态硬盘剁手吗？小编一直想买一块固态硬盘，可是看着今年的价格又想着去年的价格 ，240G的缩水成120G的悲剧，这刀终究是没挥下去。不过，今天中钨在线要给还没买固态硬盘的朋友带来一点好消息，那就是2018年固态硬盘有望提质降价。

版权声明：本文仅为中国钨业协会和中钨在线使用，任何个人未经书面允许或未注明版权及出处不得擅自拷贝或转载，否则视为侵权，本网站将依法追究其法律责任。

降价的理由是这样的。据说，2017年垄断内存颗粒市场的几大流氓厂家，三星，镁光、海力士和东芝因为对2D NAND闪存颗粒进行升级，调整生产线从而降低了产能，由此引发涨价潮。不过随着新的生产线都已于近日陆续完成，2D NAND生产线将升级为3D NAND，最大容量也将提升至2T以上，当3D NAND成为市场主力后，对特种气体市场将有很大的需求，这包括六氯化钨（WCI ₆）和二氧化硫（SO₂）等新气体的应用。

“六氯化钨”，这就是今天中钨在线要说的重点。六氯化钨也称氯化钨，是面向新材料领域的重要原材料，是基于钨的碳烯的原料。与我们所认识的六氟化钨类似，它也将在半导体生产中，作为金属钨化学气相沉积(CVD)工艺的原材料。

闪存颗粒是什么？闪存颗粒是一种非易失性存储器，即在断电的情况下依旧可以保存已经写入的数据，而且是以固定的区块为单位，而不是以单个的字节为单位生活中，我们的手机内存，电脑内存，固态硬盘，甚至是U盘都是闪存。

NAND闪存是内存颗粒的一种，日立公司于1989年研制并推向市场，由于NAND闪存颗粒有着功耗更低、价格更低和性能更佳等诸多优点，主要被用来制造固态硬盘。目前闪存颗粒的制造商主要是三星、东芝、英特尔/镁光、西数/闪迪和SK海力士这几家，它们占据着市场90%的份额，由于最近价格的高涨，中国台湾的企业南亚易胜也将恢复内存生产线，而且紫光科技等中国企业也正在积极进行产业布局，未来，内存市场的供应量将可能出现供大于求的局面。

说完市场，我们继续了解钨在3D NAND中的应用。据说，固态硬盘的疯涨源于三星和东芝对2D NAND闪存的升级。多年以来，2D NAND 一直都是半导体工业光刻技术的发展推动力，但随着晶圆物理极限的不断迫近，固态硬盘上单体的存储单元内部的能够装载的闪存颗粒已经接近极限，每个单元也变得非常小，单碟容量接近极限。

于是业界提出了3D NAND概念，就是在原有2D长和宽的空间上再增加一个高，即内存颗粒不仅横向排列，也向上排列，形成长、宽、高的3D立体架构。使用闪存颗粒在同样体积大小的情况下，极大的提升了闪存颗粒单碟的容量体积，进一步提升了存储颗粒总体容量。

3D NAND的高可以32层、64层、72层甚至是96层，堆叠多少层可以随意但就是体积不能增加，这对很多生产厂商来说非常难，没有技术积累会很棘手。所以也就只有作为光储行业领导者的三星、东芝和海力士研究出新技术。

有报道称，目前的进度是三星技术在64层，海力士在72层、东芝在96层，随着层数增加，竞争日益激烈，三星电子在其平泽半导体工厂于7月4 日开始全面生产64层3D NAND 。这个工厂是由1.6万亿日元巨额资本投资建造的，计划到2017年底，将生产量从2016年底的每月25万张增加到每月66万张。海力士5月1 日宣布开发出世界上第一个72层3D-NAND ，大规模生产将于2017年下半年在日本的利川工厂启动。东芝在6月28 日宣布，他们已经制造了一个具有96层工艺的3D-NAND原型，并已经确认了基本操作。计划在2017年下半年进行样品运输，并于2018年开始在四日市Y6大楼进行批量生产。虽然48层版本目前是3D-NAND的中心，但未来是64,72和96层版本即将接管中心舞台。

三星使用的是一种叫Terabit Cell Array Transistor (TCAT)工艺。TCAT 是一种后栅极方法( gate-last approach)，其沉积的是交替的氧化物和氮化物层。然后形成一个穿过这些层的通道并填充氧化物-氮化物-氧化物和多晶硅。然后形成阶梯。最后，蚀刻一个穿过这些层的槽并去除其中的氮化物，然后沉积氧化铝(AlO)、氮化钛(TiN)和高纯钨(W)又对其进行回蚀(etch back)，最后用高纯钨填充这个槽。东芝则是使用了另一种称为BiCS的工艺，业内都有传言说东芝做不出有效的 BiCS，而东芝的生产部分基本上就是复制的 TCAT 工艺，尽管东芝还是称之为 BiCS。

3D NAND流程从一个衬底开始。那么供应商开始经历流程中的第一个巨大挑战——交替堆栈沉积。采用化学气相沉积(CVD)，交替堆栈沉积包含了一个在衬底上逐层沉积并堆叠薄膜层的制程。

这个制程更像是做夹心蛋糕。简而言之，一个材料层沉积到衬底上，然后有一个材料层再罗列上去。这个进程数次重复，直到设备达到想要的层数。据说对于每个附加层，需要四或五个更多的处理，并且估计64层版本需要大约300个处理，大约350的72层版本和大约450的96层版本。层数正在增加，设计变化正在同时进行中，以形成更薄的薄膜并缩小器件尺寸。所使用的六氯化钨（WCI₆）和二氧化硫（SO₂）等气体量随着层数的增加而增加，但是较薄的膜意味着增加不是线性的。

这个过程不仅被引入到3D-NAND中，而且还被引入到FinFET和DRAM中。镁光科技和台积电等公司也采用这种技术，估计全球对六氯化钨的需求量每年将达到数百吨，从产能方面说，世界有60%以上的六氯化钨生产于中国大陆地区。

• < 前へ
• 次へ >