SemiAnalysis: Sản xuất bộ nhớ flash đang chuyển đổi từ vonfram sang molypden

Ngày 23 tháng 8, tổ chức nghiên cứu ngành công nghiệp bán dẫn SemiAnalysis đã đăng loạt bài trên nền tảng X, giải thích logic kỹ thuật chuyển đổi công nghệ sản xuất 3D NAND flash từ tungsten (W) sang molybdenum (Mo).

3D NAND đã ngừng thu nhỏ theo chiều ngang khoảng mười năm trước, thay vào đó nâng mật độ lưu trữ bằng cách xếp chồng theo chiều dọc. Tuy nhiên, khi số lớp vượt quá khoảng 300, các đường word line bằng tungsten kết nối mỗi ô nhớ gặp phải rào cản vật lý: điện trở quá cao, quy trình hóa học sử dụng flo gây rò điện, và khó lấp đầy hiệu quả bên trong lỗ siêu sâu.

SemiAnalysis cho biết trong loạt bài: "Molybdenum không phải là một sự tối ưu hóa, mà là lựa chọn bắt buộc cho NAND trên 300 lớp."

So với tungsten, molybdenum sở hữu ba ưu điểm quan trọng: điện trở thấp hơn (đem lại tốc độ đọc/ghi nhanh hơn), không cần quy trình hóa học dựa trên flo, và khả năng lấp đầy tốt hơn trong cấu trúc tỷ lệ độ sâu/độ rộng cao. Ba điểm này tương ứng trực tiếp với ba điểm yếu cốt lõi mà tungsten bộc lộ trong xếp chồng nhiều lớp, khiến việc thay đổi vật liệu trở thành lựa chọn về mặt kỹ thuật, chứ không chỉ là cải tiến kỹ thuật.

Tình hình ngành: Sản xuất hàng loạt vẫn ở mức 2xx lớp, bước ngoặt đã đến

SemiAnalysis đã tổng hợp vị trí số lớp hiện tại của các nhà sản xuất lớn: Kioxia/SanDisk ở mức 218 lớp, Micron ở 276 lớp, Samsung ở 286 lớp, và SK Hynix dẫn đầu ngành với 321 lớp.

Việc chuyển sang 3xx đến 4xx lớp đang bắt đầu. SemiAnalysis ước tính tỷ lệ molybdenum trong tổng công suất NAND sẽ tăng từ mức phần trăm giữa đơn vị vào năm 2025 lên khoảng 30% vào năm 2027.

Ba nhà sản xuất lớn đặt cược toàn diện

Các nhà sản xuất NAND chính đều đã cam kết chuyển sang quy trình molybdenum với lộ trình rõ ràng:

Samsung là người tiên phong, các sản phẩm word line molybdenum đã bước vào giai đoạn sản xuất hàng loạt từ năm 2024.

Micron sẽ bắt đầu sản xuất hàng loạt quy mô lớn vào năm 2025 trên thiết bị ALTUS Halo của Lam Research.

SK Hynix dự kiến sẽ ra mắt NAND 375 lớp sử dụng quy trình molybdenum vào cuối năm 2026.

Nhà cung cấp thiết bị: Thị trường mới tăng thêm hơn 1 tỷ USD

Mỗi lần chuyển đổi từ tungsten sang molybdenum đều cần thiết bị lắng đọng mới. SemiAnalysis ước tính riêng năm 2027, doanh thu bán thiết bị lắng đọng molybdenum cho NAND sẽ vượt quá 1 tỷ USD, và cùng với sự chuyển mình của DRAM và chip logic, sẽ tăng lên khoảng 2 tỷ USD/năm vào năm 2030.

Về cơ cấu hưởng lợi, Lam Research là bên hưởng lợi đầu tiên, TEL (Tokyo Electron) theo sát phía sau; AMAT (Applied Materials), ASMI và nhà cung cấp thiết bị Trung Quốc Naura (Beifang Huachuang) sẽ hưởng lợi nhiều hơn từ làn sóng chuyển đổi tiếp theo của DRAM và chip logic. SemiAnalysis cho biết, phép đo lường ở cấp độ thị trường phân khúc đầy đủ đã được đưa vào mô hình thiết bị front-end (WFE) của họ.