元交器件交易网早报：平面架构1x纳米NAND揭密！-科技频道-金鱼财经网

元器件交易网-www.cec2b2.com 1.平面架构1x纳米NAND揭密！2.苹果要用？三星西安半导体工厂传扩产 50%；3.联电14纳米 明年试产；4.摩尔定律为全球经济挹注上兆美元；5.2015年我国半导体设备业销售收入将达50亿元 。

1.平面架构1x纳米NAND揭密！

过去的一年半以来，主要NAND快闪记忆体制造商已经开始销售1x奈米等级的平面快闪记忆体；根据我们调查开放市场上所销售元件的供应来源，美光(Micron)是从2014年2月开始供应1x奈米元件的第一家记忆体厂商，随后是在同年10月推出产品的SK海力士(Hynix)。在近六个月之后，TechInsights实验室才出现三星(Samsung) 16奈米与东芝(Toshiba) 15奈米产品。

针对平面NAND快闪记忆体的微影尺寸终点，在文献中已经有很多讨论；其替代方案是垂直堆叠式的快闪记忆体，例如三星的3D V-NAND与东芝的BiCS。业界有一个共识是平面NAND将在差不多10奈米节点终结，也就是目前TechInsights刚完成分析的15/16奈米NAND快闪记忆体的下一代或两代。因此我们认为，现在正是来看看这些15/16奈米快闪记忆体的一些制程特征的时候。

不同年份的美光与海力士NAND记忆体制程节点 (来源：TechInsights)

TechInsights这几年来为了拆解分析报告买过一些NAND快闪记忆体，下图是我们从美光与SK海力士所采购之NAND快闪记忆体的年份与制程节点对照；这两家通常是最快推出最新制程节点产品的记忆供应商。半对数图(斜线)显示，美光与海力士每一年的NAND制程节点通常约微缩23%。 TechInsights采购过的1x奈米等级NAND快闪记忆体(来源：TechInsights)

制程微缩速度在25奈米节点以下显着趋缓，这可能反映了实现双重曝光(double patterning，DP)微影与减少相邻记忆体单元之间电气干扰的困难度。DP有两种方法：LELE (Litho-etch-litho-etch)通常运用在逻辑制程，而利用侧壁间隔(sidewall spacers)的自对准双重曝光(self-aligned double patterning，SADP)则被记忆体业者所采用。

但到目前16奈米节点的NAND快闪记忆体元件可适用以上方法，10奈米以下元件恐怕就无法适用。微缩至平面10奈米制程的NAND快闪记忆体仍然遭遇显着的挑战，这也促使厂商着手开发3D垂直NAND快闪记忆体。如上图所示，我们也将三星的首款3D V-NAND纳入，不久的将来东芝、海力士与美光也可能会推出3D NAND快闪记忆体产品。

双重曝光已经成为生产16奈米NAND快闪记忆体的必备技术，记忆体制造商使用SADP以完成活性、控制闸、浮动闸以及位元线曝光；SADP制程的步骤，从初始曝光经过侧壁间隔蚀刻，回到第二重曝光，如下图所示。自对准双重曝光制程(来源：Wikipedia、TechInsights)

双重曝光微影制程通常会导致最终的侧壁间隔结构之间的空间不对称，被视为一种AB图案(AB patterning)，这可以从下图美光16奈米NAND快闪记忆体的浅沟槽隔离(shallow trench isolation ，STI)图案轻易看出。美光的16奈米NAND快闪记忆体矽通道与STI (来源： TechInsights)

图中可看到一条钨(tungsten)金属字元线(word line)从左至右横过一连串与底层矽通道对齐的浮动闸结构上方；浮动闸与矽通道已经采用SADP制程一起进行图案化与蚀刻，STI底部与相邻的矽通道之间，在其蚀刻深度展示了AB图案特性，并显示使用了SADP技术。

SK海力士在其M1x奈米浮动闸NAND快闪记忆体(于2013年IEDM会议上发表)，使用的是四重间隔曝光(quad spacer patterning)技术，如下图所示；沟槽底部的AB图案几乎是不存在，而是被更随机的图案所取代。我们可以在三星的16奈米与东芝的15奈米NAND快闪记忆体看到类似的随机图案，也许这意味着他们都是使用四重间隔曝光制程。海力士的的16奈米NAND快闪记忆体矽通道与STI (来源： TechInsights)

接下来的设计问题是维持控制闸(control gate，CG)与浮动闸(floating gate，FG)之间的高电容耦合，同时将相邻记忆体单元之间的电容耦合最小化。传统上，CG是被FG的三侧所包围，如下图所示。层间介电质(interpoly dielectric，IPD)提供了CG与FG之间的电容耦合，因此需要优异的电流阻挡特性，以及高介电常数K。

下图也可看到海力士的氧化物-氮化物-氧化物(oxide/nitride/oxide，ONO)层；IPD相当厚，减少了CG填补相邻FG的间隙。海力士已经将FG侧边薄化，以提供更多空间给CG；不过要利用这种方式持续微缩NAND快闪记忆体单元间距是有限制的，因为CG得维持被FG的三侧所包围。我们也注意到海力士在矽通道之间加入了活性气隙(active air gap)，以降低其电容耦合。海力士的16奈米快闪记忆体控制闸包裹(Wrap) (来源： TechInsights)

美光已经在16奈米NAND快闪记忆体避免采用包裹式(wrap-around)的CG，转向平面式的CG与FG结构；这并非该公司第一次采用平面闸结构，我们在美光20奈米NAND快闪记忆体产品也观察到该种架构，如下图所示。

美光保留了多晶矽浮动闸，但它看起来不是很薄，这让二氧化铪(HfO2)/氧/ HFO2层间介电质几乎是平躺在浮动闸上方，而HFO2层之间非常高的介电常数，能让CG与FG之间产生足够的电容耦合，免除了海力士、三星与东芝所采用的包裹式闸极架构。美光的16奈米快闪记忆体控制闸包裹(来源：TechInsights)

字元线与位元线间距的微缩，加重了相邻记忆体单元之间的电容耦合；这会是一个问题，因为一个记忆体单元的编程状态可能会与相邻记忆体单元电容耦合，导致记忆体阈值电压(threshold voltages，VT)被干扰，或是位元误读。在相邻字元线使用气隙以降低其电容耦合已经有多年历史，下图显示的案例是东芝第一代15奈米NAND快闪记忆体。东芝15奈米16GB NAND快闪记忆体浮动闸气隙(来源：TechInsights)

三星16奈米NAND所使用的浮动闸气隙如下图所示，那些气隙的均匀度不如东芝元件，这意味着三星的记忆体单元会显示单元与单元之间串扰的更大可变性，而且可能使得单元写入与抹除时间增加。

三星的16奈米NAND浮动闸气隙(来源：TechInsights)

气隙并不限于活性基板(active substrate)与字元线，美光也在16奈米NAND快闪记忆体采用的metal 1位元线采用了气隙，如下图所示。平面NAND快闪记忆体持续微缩之机会，似乎随着浸润式微影以及四重曝光可能只能达到低1x奈米节点而受限；而气隙已经被广泛使用于抑制记忆体单元与单元之间的干扰。美光的16奈米NAND位元线气隙(来源：TechInsights)

三星、海力士与东芝采用的闸包裹结构可能微缩至到10奈米节点，美光的平面浮动闸技术则能达到次10奈米节点。不过到最后，NAND快闪记忆体将会走向垂直化结构；在此三星是第一个于2014年夏季推出3D V-NAND产品的业者。

2.苹果要用？三星西安半导体工厂传扩产 50%

南韩媒体中央日报日文版 19 日报导，因固态硬碟（SSD）需求提振 3D 架构的 NAND 型快闪记忆体（Flash Memory）需求呈现急速增长，故三星电子（Samsung）计划把生产 3D NAND 的中国西安半导体工厂产量较现行扩增 50%。报导指出，据熟知三星事务的关系人士透露，目前三星西安工厂晶圆月产量为 4-5 万片，而三星计划于今年内将其产量提高 5 成（增加 2 万片）至 6-7 万片。

据报导，三星于去年 5 月开始量产 3D NAND，为目前唯一导入量产的厂商，且三星计划将西安工厂培育成 3D NAND 的核心据点，而据业界人士透露，三星西安工厂占地面积达 34 万坪，目前仅使用了 7 万坪，而西安工厂最高可兴建 3 条产线，月产能最高可扩充至 30 万片水准。

报导指出，据市场调查公司 IHS 推估，2015 年 3D NAND SSD 需求预估为 15 万台，且预估 2019 年需求有望飙增至今年的 60 倍以上水准达 9,340 万台，且因看好 3D NAND 需求夯，东芝（Toshiba）、美光（Micron）及 SK Hynix 也纷纷计划于今年下半年开始量产 3D NAND。精实新闻

3.联电14纳米 明年试产；

联电14奈米先进制程生态系统成军，安谋（ARM）及新思（Synopsys）均助阵，加入联电14奈米鳍式场效电晶体（FinFET）合作夥伴。联电表示，14奈米已有128Mb SRAM产品良率产生，预定今年底接受客户设计定案（tape out），明年底试产。

联电虽在先进制程落后台积电，但推进到14奈米制程，包括相关矽智财等生态体系逐步成形，联电昨天与安谋和新思同步宣布共同拓展成为14奈米FinFET的合作夥伴。

联电宣布，以安谋Cortex-A系列处理器为核心架构的核心测试晶片（PQV）已透过联电的14奈米完成设计定案，代表安谋Cortex-A 系列处理器核心通过联电高阶制程验证。

联电表示，与安谋在14奈米的合作案，是延续自双方成功将安谋Artisan实体IP整合至联电28奈米高介电金属闸极（HKMG）制程。

联电强调完成14奈米FinFET制程技术验证，是联电启动其他IP 生态系统的第一步，包括基础IP矽智财（foundation IP）和安谋处理器实体设计。

联电也表示，第二个14奈米PQV测试晶片将纳入新思DesignWare嵌入式记忆体IP，与DesignWare STAR记忆体系统测试与修复解决方案。

透过新思的合作，可让联电微调14奈米FinFET制程，实现最佳化的功耗，效能与位面积表现，展现联电加速推动14 FinFET的决心。经济日报

4.摩尔定律为全球经济挹注上兆美元

从连接到全球化和可持续发展等方面来看，戈登·摩尔(Gordon Moore)预测半导体技术的演进步调已为全球技术创新和贡献了50年。摩尔定律预测的进步指数已改变我们生活的世界，持续的创新、发明和技术投资的成果，这都源自于摩尔定律使半导体的进展沿着相同的路径在未来继续前进。IHS最新的报告“庆祝摩尔定律50周年(Celebrating the 50th Anniversary of Moore"s Law)”介绍了如何透过摩尔定律预言的演进，不仅推动技术变革，而且也创造巨大的经济价值，并推动社会进步。

1965年4月，快捷半导体(Fairchild Semiconductor)研发总监戈登·摩尔，这位后来创立英特尔(Intel)传奇人物写下一篇文章，提出晶体管降低成本并以指数速率提高性能的观察。他更假定每18~24个月，大约两倍数量的晶体管可被合并到单个晶片中。而这一开创性的观察，后来被称为“摩尔定律”。

“50年前的今天，摩尔定义了半导体产业的发展轨迹，对我们每天每天生活的每个方面都产生了深刻的影响。”IHS副总裁兼首席分析师Dale Ford说。事实上，摩尔定律就如同我们所知道的，预测了创新的爆炸性增长，进而改变了我们的生活。

IHS的报告认为，在过去20年中，根据摩尔定律的半导体步伐，已为全球国内生产总值(GDP)创造了额外3兆(Trillion)美元的价值，以及9兆美元的间接价值，摩尔定律创造的总价值更是法国、德国、意大利和英国的GDP总和。

如果摩尔定律的演化节奏放长到3年一个阶段，现今的半导体技术将只能发展到1998年的水准，而智慧型手机更会是9年后的产品，甚至现阶段才刚起步的商业互联网也只会才发展5年光景，社交媒体也不会如同现在有爆炸性的发展。

Ford表示，摩尔定律已被证明是最后一个半世纪科技创新、经济发展最有效的预测工具，并透过协会、社会和文化进行变革。它影响了人们互动的方式，也证明这样的社会关系会在现在遍及全球，它还提供深入了解全球化和经济增长的方式，如技术不断改造整个产业和经济，最后，摩尔定律揭示技术持续发展将如何影响地球上的生命的重要性，促使人们继续改变物理世界中积极和消极的方式。

摩尔定律的时代：经济爆炸和社会变革

摩尔定律助长了生产率。且该定律的预测包括直接和间接的影响，在1995~2011年都提升1%的GDP增长，并占全球经济的37%。

甚至戈登·摩尔自己也没预料到摩尔定律会对现在世界产生如此惊人的快速变化，Ford指出，虽然大部分人从来没有见过一个微处理器，但人们每天都从摩尔定律的成长指数受益。

根据摩尔定律影响报告(Moore"s Law Impact Report)，摩尔定律的影响有助于改善生活品质，因为它让医疗保健的进展、可持续发展等行业成为可能。先进的数位技术发展结果包括：目前世界上有40%的家庭拥有高速连结网路，相较于1991年少了0.1%；高达1,500亿桶的石油从全球已被发现的油田中提炼而出；研究人员可以进行每周(从1997年180次)150万的高速筛选试验，以及开发新材料，如生物燃料和基于植物的化学品。

摩尔定律：反映变化的步伐

摩尔定律不是法律，但电子行业和世界经济中，它是激发工程师、发明家和企业家去思考“什么是有可能的”一个心照不宣的共识。

戈登·摩尔曾说，“无论已经完成，或是可被研发出来，业界一直惊人的不断增加晶片的复杂性。这令人非常难以相信至少我很难相信现在我们谈论的是内含数十亿个晶体管的晶片，而不是数十，数百或数千个。”

摩尔定律已让半导体从一种罕见的、昂贵的功能整合，到一个负担得起的，普遍和强大的力量奠定互联网、社交媒体、现代的数据分析基础。Ford强调，摩尔定律有助于激励发明，让全世界拥有更强大的电脑和设备，使我们能够相互连接、勇于创新、提高生产力，以及学习和了解信息，如管理健康、财务等。

摩尔定律的管家

从人类如何沟通、医疗保健服务、改变的交通方式，以及未来城市、收获的能源资源、课堂学习和更多去感受摩尔定律带来的改变摩尔定律会保持一个基本的力量增长到下一个十年的技术创新。

从数据共享、自动驾驶汽车和无人驾驶飞机到智慧城市、智慧家庭和智慧农业(000816,股吧)，摩尔定律将会使人们透过不断收敛的技术，并使上述应用领域更省电，并让创造者、工程师和制造商重新考虑在那里在什么情况下运算是可能和可期望的。

运算可能会消失在物体和空间中，但是人们可以透过衣服的织物，甚至在身体追踪设备进行互动。新装置可能被功能强大、价格低廉的技术创造开发，并结合汇集和分享更多讯息的能力，使新的体验成为可能。eettaiwan

5.2015年我国半导体设备业销售收入将达50亿元

2014年，在中央一系列扩大内需、稳增长、淘汰落后产能的各项政策推动和国家科技专项的支持下，我国半导体设备行业加快了自主创新和转型升级的步伐，呈现快速增长态势。

根据中国电子专用设备工业协会对国内35家主要半导体设备制造商的统计，2014年半导体设备完成销售收入40.53亿元，同比增长34.5%;实现利润8.48亿元，同比增长13.8%;出口交货值4.41亿元，同比增长50.5%。

其中，太阳能电池设备完成销售收入14.66亿元，同比增长11.48%;出口交货值996.2万元，同比增长-23.77%。集成电路设备完成销售收入15.96亿元，同比增长54.35%;出口交货值4.23亿元，同比增长44.4%。LED设备完成销售收入7.14亿元，同比增长26.15%;出口交货值305.1万元，同比增长了76.99%。2014年中国半导体设备新进展中还有三大亮点。

一是12英寸28~15纳米去耦合反应等离子体刻蚀机等14项集成电路设备通过工艺考核，达到量产，并实现了销售。

二是LED（照明）生产线关键设备MOCVD、刻蚀机、PVD、CVD等2014年销售51台，实现了产业化。

三是全自动单晶制绒酸洗综合设备等7项全自动化、高转换效率新型晶硅太阳能电池生产设备成功进入生产线。

展望2015年半导体设备制造业，预计2015年主要半导体设备制造商销售收入将增长25%左右，达到50亿元左右。

其中，集成电路设备将继续保持快速增长。2015年，在02专项和国家集成电路产业投资基金的支持下，更多的国产集成电路设备将进入大生产线，国产集成电路设备的国内外市场将继续得到增长。

而LED生产线设备有望实现国产化。2015年，在国家电子发展基金的支持下，国产LED设备将全面进入6家LED制造商的生产线中，这无疑将加快LED设备国产化的进程。

太阳能电池生产设备将继续小幅增长。2015年，国家继续扩大国内光伏市场，光伏行业年度增长率目标将超过70%。中国已成为全球光伏产业最大的终端市场，光伏企业将加快淘汰落后生产线设备、扩大产能。这将给我国太阳能电池设备制造商带来新的发展机遇。