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Une nouvelle technologie de fabrication permet des transistors NAND 3D verticaux, des SSD de plus grande capacité – High-teK.ca

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Applied Materials a dévoilé un nouveau système de gravure destiné à transformer les transistors tridimensionnels empilés verticalement des expériences de laboratoire en réalité commerciale. Le nouveau Centura Avatar résout les multiples problèmes auxquels sont confrontés les fabricants qui s’intéressent à la NAND 3D mais trouvent que leur équipement actuel n’est pas à la hauteur de sa construction. Bien que nous parlions spécifiquement de 3D NAND aujourd’hui, un certain nombre de défis liés à la mise à l’échelle de la mémoire flash s’appliquent également à la mise à l’échelle de la logique du processeur.

Certains d’entre vous se souviendront peut-être de notre avenir des histoires de mise à l’échelle du processeur du début de cette année, où nous avons exploré les tendances des processeurs multicœurs ainsi que les matériaux et techniques de fabrication de pointe. L’empilement de puces 3D devrait être un élément essentiel de la fabrication de NAND au cours de la prochaine décennie. Il est important de comprendre qu’il existe deux types de « fabrication 3D ». Un procédé fait référence à des empilements de silicium planaire 2D conventionnel ; l’autre – dont nous parlons aujourd’hui – fait référence à la construction d’une structure NAND 3D.

Tout d’abord, un peu de contexte.

Marché flash global

La fabrication de NAND est une entreprise énorme. La clé pour comprendre pourquoi Applied Materials pousse la NAND 3D, cependant, n’est pas le grand graphique de la demande flash – c’est le petit graphique intitulé « Incroyable coût/bit réduction ». Zoomons.

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Réduction des coûts

Passer de 100 nm à 60 nm a réduit les coûts de près d’un ordre de grandeur. Les fabricants se sont approchés de cela au cours des deux sauts suivants, de 60 nm à 40 nm. 40nm à 20nm, en revanche, déplace à peine la barre. Après 20 nm, la ligne se transforme en une faible projection de « Hé, nous en tirerons quelque chose à un moment donné ! » C’est le problème auquel est confronté le silicium planaire, et c’est un problème dont nous avons déjà discuté.

Que faites-vous si vous ne savez pas comment mettre à l’échelle efficacement la fabrication planaire en dessous de 20 nm ? Vous repensez le processus de fabrication. Plus précisément, vous prenez une NAND 2D conventionnelle :

NAND 2D traditionnel

Pliez-le une fois (nous avons pris la liberté de surnommer cette étape intermédiaire le NANDwich).

NANDwich

Et tenez-le sur le bord.

NAND 3D

Pourquoi la NAND 3D est difficile

Selon les gens d’Applied Materials, essayer de construire des structures NAND 3D dans la vraie vie reviendrait à essayer de creuser une tranchée d’un kilomètre de profondeur et de trois kilomètres de long avec des murs distants d’exactement trois mètres, à travers des strates rocheuses entrelacées – et c’est avant de discuter des tranchées des portails ou des escaliers. Les systèmes de gravure conventionnels traitent des rapports d’aspect de 3: 1 à 4: 1, la gravure 3D nécessite un rapport d’aspect de 20: 1 ou plus – et ce n’est pas facile à réaliser.

Gravure d'avatar

Avatar est conçu pour obtenir des parois latérales verticales lisses sans se plier ni se déformer, pour effectuer une transition en douceur entre les couches de pile alternées et pour arrêt au bon endroit lors de la gravure des contacts sur « l’escalier » NAND. Ce dernier point est critique – si la machine ne s’arrête pas précisément au bon point, elle percera dans la couche suivante ou le substrat sous-jacent, détruisant les cellules.

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Processus de fabrication de flash NAND 3D

Le système Avatar est conçu pour graver simultanément le masque et le diélectrique, afin d’éviter que les coûts d’équipement supplémentaires ne montent en flèche et que le débit global ne soit élevé. De manière critique, il peut également être utilisé pour prolonger la durée de vie des géométries de processus plus anciennes en permettant aux fabricants de créer de la NAND 3D sur des processus de 40 à 50 nm. Bien que de telles structures soient encore plus grandes que les puces équivalentes construites sur la technologie 30-20 nm, l’énorme gain d’efficacité résultant de la verticalisation fera plus que compenser la différence.

Quant à savoir quand les puces 3D seront disponibles à l’achat commercial, Applied Materials était vague sur ce point. Franchement, nous ne nous attendons pas à les voir dans un avenir proche. Le nouvel équipement Avatar est cher et ne peut pas être échangé en un clin d’œil. Ce qui est important, c’est qu’il offre un moyen de réduire le coût/Go et d’augmenter la densité des matrices sans compter uniquement sur de nouveaux nœuds de processus ou sur la compression de plus de bits dans chaque cellule NAND. C’est un pas en avant significatif alors que l’industrie des semi-conducteurs n’a pas vraiment l’embarras du choix pour les options de mise à l’échelle, et nous nous attendons à voir les entreprises adopter le nouvel équipement de gravure dans les années à venir.

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