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官宣新材料,瞄准服务器下一代解决方案,三星能否再次定义存储市场?

2020-07-08 12:13:40 【东智精密】   来源: xiexuhui     阅读

新材料名为“无晶态氮化硼”,或将能够解决石墨烯与硅基半导体工艺的兼容性。

近日,三星电子宣布发现了一种全新的半导体材料“无晶态氮化硼(amorphous boron nitride,简称a-BN)”,或将“加速下一代半导体的发展”。

据悉,该材料将广泛应用于DRAM和NAND解决方案,如今在这两个细分市场,三星均稳居第一名,遥遥领先于海力士和镁光。

这次新材料的推出,三星能否再次定义存储市场呢?

新材料衍生于白色石墨烯,适用于DRAM和NAND解决方案

“无晶态氮化硼”由SAIT的研究人员与蔚山国立科学技术研究院(UNIST)以及剑桥大学合作发现,是一种基于白色石墨烯衍生而来的新材料,但不同的分子结构又让与白色石墨烯 "有独特的区别"。

首先“无晶态氮化硼”由氮和硼原子组成,其中硼原子和氮原子排列成六边形结构,但没有定型的分子结构,呈现非晶分子结构,所以可以将其与白色石墨烯区分开来。

无晶态氮化硼具有一流的超低介电常数——1.78,具有较强的电气和机械性能,可作为互连隔离材料,以减少电干扰,这在功能上与石墨烯十分相似,但特性上更加优秀。

官宣新材料,瞄准服务器下一代解决方案,三星能否再次定义存储市场?

此次合作的目的,旨在解决石墨烯与硅基半导体工艺的兼容性。研究人员在实验中发现,非晶态氮化硼能够最大限度减少电干扰,且可以在400摄氏度的低温下完成晶圆的规模生长,适用于DRAM和NAND解决方案。

SAIT副总裁兼无机材料实验室负责人朴盛俊表示,“最近,人们对2D材料及其衍生的新材料的兴趣越来越大。然而,在现有的半导体工艺中应用该材料仍存在许多挑战。”

三星能否再次定义存储市场?

众所周知,作为当今半导体行业最常用的材料,硅材料的制作工艺已经相当成熟,但硅材料的加工极限被限制到10nm线宽,当制程小于10nm,就很难制出稳定的硅产品。就目前来看,硅材料的工艺已经接近极限,所以基于现有硅半导体技术的挑战之一,就是提高集成度。

当集成度提高时,芯片可以快速处理更多信息,但电路干扰等技术问题也随之而来。

针对这个问题,业内意图找到一些材料,既能薄到原子级别,又能很好的保持半导体性质,“二维材料”也就在这个时候开始登上舞台,其中以石墨烯为典型代表。

原理上来看,二维材料的电子能带结构和三维的母体材料有很大不同,前者的电子可能具备新的物理规律,按照新的能级运动。且因为薄,其原子都暴露于表面,更容易被调控。

然而,因为石墨烯是一个零带隙的半导体,价带与导带相交,因此无法“关闭”电子流通,这让它在半导体器件领域的应用受到限制。不过基于石墨烯带来的启发,在继续研发的同时,业界也没有放弃寻找其他更多材料可能。

众所周知,存储芯片业务一直是三星的第一大利润来源。数据显示,2019年Q4三星在DRAM存储芯片市场占据44.4%份额,而在NAND Flash存储芯片市场,三星全年占有34%的市场份额,均是第一名。

围绕新材料“无晶态氮化硼”的应用,虽然三星方面并没有给出具体的应用时间,但在方向上表示,将把该材料应用于半导体,尤其是大规模服务器的下一代存储器解决方案中的DRAM和NAND方案。

就目前的存储市场来看,相比于PC市场表现的较弱和智能手机市场的平稳,服务器内存市场正在逐步提高。此前有人做出预测,全球内存需求将增长17.5%,其中基于智能手机与服务器的领域占比最大,两者相加几乎占到7成市场。

当下在手机芯片等市场,三星的地位并不容易撼动。不过在服务器存储市场,拥有服务器芯片市场先天优势的英特尔在一旁虎视眈眈,在NAND Flash市场占有一席之地,并意图将3D Xpoint技术引入内存市场。

不过,鉴于DRAM内存和NAND Flash市场已高度成熟,且成本更低,英特尔想要狙击三星并没有那么容易。此次新材料的发现,若未来能够大规模应用于旗下半导体,打破现有半导体材料规则之外,三星在存储芯片的地位也将进一步巩固。


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