非易失性存儲器的未來(lái)

　　在“VLSI Symposium on Technology”首日舉行的自由發(fā)表會(huì )“Will Emerging Non-Volatile Memories Finally Emerge?”(新型非易失性存儲器終會(huì )實(shí)現嗎?)上，東芝、韓國三星電子、韓國海力士半導體(Hynix Semiconductor)、美國美光科技(Micron Technology)以及臺灣臺積電(TSMC)等大型半導體廠(chǎng)商的負責人紛紛登臺，對非易失性存儲器技術(shù)的未來(lái)進(jìn)行了展望。以下為各公司演講內容的概要。

　　■東芝(仁田山 晃寬)

　　半導體存儲器市場(chǎng)可分為數據存儲器、代碼存儲器和工作存儲器三部分，而滿(mǎn)足所有這些用途的通用存儲器并不存在。就東芝的主力業(yè)務(wù)NAND閃存而言，盡量延長(cháng)現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，必須提前準備好三維NAND閃存。

　　在三維NAND閃存中，存儲器單元面積、制造工藝的簡(jiǎn)潔性以及抗干擾性等方面最為出色的當屬我們研發(fā)的“BiCS”。如果采用該項技術(shù)，可用單枚芯片實(shí)現1Tbit等大容量。雖有觀(guān)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偏差，但我們確信可以克服這個(gè)問(wèn)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，就需要增加存儲器單元垂直方向的積層數。我認為可以積層20多層。

　　關(guān)于光刻技術(shù)，現有的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)階段均需要導入EUV光刻。

　　■三星電子(G.Jeong)

　　新型非易失性存儲器要求具備針對10nm以后技術(shù)工藝的可擴展性。我們認為，PRAM(相變存儲器)可微細化至7nm前后，ReRAM(可變電阻式存儲器)可微細化至5nm前后，STT-MRAM(自旋注入式磁化反轉型磁存儲器)可微細化至20nm以后。從成本來(lái)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(kāi)始了PRAM的量產(chǎn)，現已達到了可替代NOR閃存的階段。今后要想替代DRAM，就需要提高擦寫(xiě)次數。STT-MRAM可用于替代工作存儲器和混載閃存。我們認為，2013年前后市場(chǎng)上將出現64Mbit以上的產(chǎn)品。STT-MRAM今后需要微細化至1Xnm以后，確保熱穩定性和特性均勻性等將成為其課題。ReRAM則需要改進(jìn)存儲器單元的選擇元件、確立三維積層技術(shù)和提高量產(chǎn)效率等。

　　■海力士半導體(J. Roh)

　　在現有的存儲器中，尤其是DRAM要微細化至20nm以后是非常難的。原因是無(wú)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。

　　在我們全力開(kāi)發(fā)的新型非易失性存儲器中，包括ReRAM和STT-MRAM。其中，STT-MRAM存在改善布局効率、削減開(kāi)關(guān)電流和確立蝕刻方法等課題。我個(gè)人希望繼續推進(jìn)開(kāi)發(fā)，以使這種新型非易失性存儲器在5年內實(shí)現量產(chǎn)。

　　■美光科技(J. Zahurak)

　　NAND閃存和DRAM在今后5年內都不會(huì )被其他存儲器所替代。NAND閃存可通過(guò)三維化進(jìn)一步增大容量。DRAM可通過(guò)4F2(F為設計規則)單元和TSV(硅貫通孔)來(lái)維持進(jìn)步。

　　■臺積電(L.Tran)

　　作為可在邏輯LSI上混載的新型非易失性存儲器，MRAM和ReRAM等備受關(guān)注。不過(guò)，在今后2～5年內，這些存儲器將只限于低容量的補缺性用途。將來(lái)，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元件的MRAM，驗證針對10nm以后的可擴展性是其課題。