闪存芯片迎春 20nm制程技术完全解析

2011-04-17 10:10:12来源: 小熊在线
    Intel美光推出最先进的20nm制程技术

  编者按:近日IDF2011大会圆满闭幕,但是就在会后时隔1个工作日,Intel和美光爆出猛料20nm制程研发成功。对于整个闪存乃至半导体产业的刺激巨大。而在日本311之后,整个闪存产业经历了巨大的惊涛风波之后,现在恢复的如何?下面就且听小编我一一道来。

  2011 年 4 月 14 日,加利福尼亚州圣克拉拉市和爱达荷州博伊西市英特尔公司和美光科技公司今天针对NAND闪存的制造环节推出了一项更为精密的全新20纳米(nm)制程技术。该技术将用于生产8GB容量的多层单元(MLC)NAND闪存设备,这种设备可为在智能手机、平板电脑和固态硬盘(SSD)等计算解决方案中保存音乐、视频、书籍和其它数据提供兼具大容量和小尺寸特点的存储产品选择。

  

  数据存储量的增长与平板电脑和智能手机功能的增强,对NAND闪存技术带来了新的需求,对缩小其体积和提高其容量的需求尤为强烈。英特尔公司与美光公司推出的全新20纳米制程8GB NAND设备尺寸仅为118平方毫米,与两家公司基于现有的25纳米NAND制程的8GB NAND设备相比,可节约30%-40%的主板空间(取决于封装类型)。这种闪存布局上的节省可让平板电脑和智能手机生产商将额外的空间用于最终产品的改进,例如增加电池容量、扩大屏幕尺寸或增加芯片数量来支持新的功能,从而实现更高的系统级效率。

  全新的20纳米制程8GB设备由英特尔与美光的NAND闪存合资企业IM Flash Technologies(IMFT)公司生产,它是NAND制程和技术设计上的一次重大突破,进一步巩固了两家公司在光刻技术方面的领先地位。由于该技术与现有技术相比能够帮助晶圆工厂增加约50%的产品容量,因此将NAND光刻技术升级为这一全新技术是提高晶圆工厂产量的一种最为经济高效的方法,而且全新20纳米NAND制程技术还保持了与前一代25纳米NAND制程技术相当的性能和耐用性。

  美光科技公司NAND解决方案事业部副总裁Glen Hawk表示:“与客户紧密协作是美光的核心价值之一,通过这些努力,我们不断发现具有竞争力的NAND闪存最终产品设计机遇。20纳米NAND制程技术是我们创新和成长的延续,它让美光可以为客户提供更具性价比的增值固态存储解决方案。”

  英特尔公司副总裁兼非易失性存储器解决方案事业部总经理Tom Rampone表示:“英特尔的目标是支持用户能够快速、经济地访问全球范围内的信息。处于行业领先地位的NAND制程技术让英特尔有能力为客户提供一代又一代具备最高品质、且最为经济高效的解决方案。随着在业界持续引领制程技术的发展,以及快速完成我们整个晶圆工厂网络在光刻技术上向更先进、更精密的技术的升级,英特尔与美光的合资企业已堪称制造业的一个典范。”

  20纳米制程8GB设备目前尚处于样品阶段,它有望于2011年下半年进入量产阶段。英特尔和美光还希望届时推出一款16GB设备的样品,它可在一个比美国邮票还小的单个固态存储解决方案中提供高达128GB的存储容量。

  20nm制程推动半导体产业变革

  Intel与镁光公司宣布正式推出其20nm制程NAND闪存芯片产品,再一次站在了NAND闪存制造技术的最前沿。这款产品将由两家公司的合资公司IMFT进行生产。新的20nm制程将用于生产8GB容量的MLC NAND闪存设备。

  此前,东芝与SanDisk组成的联盟占据着NAND闪存制造技术的领先地位。两家公司同样成立了一家合资企业,目前这家企业已经推出了24nm制程的NAND产品,正在增加这款产品的产能。而Hynix半导体与三星电子两家韩国企业则也已经先后推出了2xnm级别制程的NAND闪存芯片产品。

  

  IMFT推出的这款20nm制程8GB NAND闪存芯片的芯片面积仅为118平方毫米,宽度方向尺寸相比前代的25nm 8GB NAND产品缩小了30-40%(实际缩小的尺寸依赖于芯片所采用的封装形式)。另外,新20nm制程NAND闪存芯片产品在性能与耐久性方面则与前代25nm产品基本持平。

  据透露,这款20nm 8GB容量NAND闪存芯片目前还在试样阶段,预计今年下半年可投入量产,届时IMFT还将推出同样采用20nm制程技术的16GB容量的闪存芯片样品,并最终将这种芯片的容量提升到128GB。

  追溯25nm制程:IMFT之Intel和美光的野望

  IM Flash Technologies是一家非常隐匿而强悍的公司,它是由Intel和美国合资兴办的半导体制造公司,主要生产NAND型闪存芯片产品。整个NAND产业有个非常有趣的现象,大约每18个月,闪存芯片的存储密度就会翻番。从2006年开始,他们使用的是50nm制程,而随着时间的推移,2008年,他们开始使用40nm制程。Intel与美光的合作,催动了整个NAND闪存产业的蓬勃发展,使得制程工艺不断精细,闪存芯片的容量不断上升,而其价格也越来越便宜。尤其是在SSD市场中,我们更加迫切的希望闪存芯片的价格能够有大幅回落。至少在过去几年的USB闪盘驱动器市场中,IM Flash功不可没。

  时间追溯到2010年的2月1日,又是一个具有标志性的历史节点。IM Flash正式宣布推出了新一代基于25nm制程的NAND闪存技术。Intel和美光宣称他们拥有目前世界上最为精细的闪存芯片制造技术,这也是整个IM Flash公司集体的智慧。

  

  “使用最为卓越的技术,引领整个半导体行业的技术飞跃,这将是Intel和美光共同的成就。我们希望能够进一步扩大生产能力。通过高密度的存储媒体解决方案,我们和客户都将迎来最大利益。”Brian Shirley美光科技存储集团副总裁。

  “通过我们在IMFT的持续投资,我们能够提供世界领先的技术和生产能力。这使得我们的NAND闪存产品有着最佳的成本效益和高可靠性。”Tom Rampone Intel NAND解决方案集团副总裁。

  聚散离合:Intel与美光不多不说的事儿

  英特尔和美光在2005年底携手抢进NAND Flash领域且成立合资公司IM Flash Technologies(IMFT)至今,传出5年合约已届期满,将于近日宣布最新的合作方向。由于2010年底美光独自启动新加坡厂IM Flash Technologies Singapore(IMFS)的装机和投资,英特尔并未表态加入,引发外界对双方合作关系,以及英特尔是否持续投资NAND Flash领域的质疑,预计双方将对外宣布最新的合作动态。

  英特尔在2005年底宣布携手美光共同进军NAND Flash领域,双方各出资50%成立IM Flash公司,作为两家公司生产NAND Flash芯片的工厂,但产品规划和销售仍是各自独立。同年正好赶搭上苹果将MP3播放器iPod储存接口由微型硬盘转成NAND Flash芯片的风潮,双方合资公司一成立,英特尔和美光都各自获得苹果订单一纸。

  

  目前IM Flash公司的生产基地以维吉尼亚州Manassas厂和犹他州Lehi厂为主,前者单月产能约3万片,后者单月产能约7万片,合计IM Flash单月产能约10万片。

  在新加坡厂IMFS方面,虽然现在仍挂上“IM”招牌,但实际上仅有美光进行装机和投资,美光是在2010年底宣布启动此座厂房,但英特尔并未加入,美光计划在2011年底前完成单月产能5万~10万片规模。

  市场对于英特尔持续投资NAND Flash领域的意愿抱持怀疑,因为这几年NAND Flash应用的蜜月期已过,MP3播放器市场趋于饱和,虽然有平板计算机和智能型手机带动的SSD固态硬盘和内嵌式内存eMMC接班,但此趋势也是在2011年才浮上台面。

  在此之前,NAND Flash产业经历多次的跌价风暴,以英特尔贵为科技巨擘之尊,闯入毛利率起伏不定的内存领域,的确让外界相当好奇未来动向。

  不过,英特尔在SSD领域的布局上其实也相当积极,市场认为英特尔若要打开SSD领域的市占率,持续投资NAND Flash产能是不能少的,否则终究无法和其他竞争对手一战高下,且日本311强震之后,下半年NAND Flash供需恐越来越吃紧,也不排除英特尔回心转意增加投资新加坡厂的意愿。

  英特尔和美光投入NAND Flash领域之后,连续在34奈米和25奈米制程都是抢头香获得技术领先,形成三星电子、海力士、东芝等竞争对手很大压力,尤其是美光在IM Flash产能增加,已挤下海力士成为全球第三强,对全球NAND Flash市场形成洗牌战,未来英特尔是否会持续携手投资新加坡厂,将影响全球NAND Flash产业领域的版图。

  Intel与美光还在密谋10nm制程大计划

  根据IMFT透露,目前的20nm制程根本不算什么,他们对未来已经做好了准备,他们已经着手研发10nm制造工艺技术,这个距离大约只有20个原子的宽度。同时它们也在考虑电荷陷阱型存储(CTM)技术和一直以来被炒作的很热的3D垂直堆叠技术。届时我们有望迎来真正属于SSD的春天。

  

难以想象的10个nm


电荷陷阱型存储

3D垂直堆叠技术

  台韩复工宣言:提高产能减少损失

  全球两大硅晶圆厂信越半导体和SUMCO近日纷纷对外提出“复工宣言”,前者表示白河厂近期复工,后者则宣布米泽厂产线已部分复工,但半导体厂商仍担忧,日本5级以上余震不断,且电力无法充足供应,对于硅晶圆的长晶程序都是大忌;值得注意的是,日本强震之后台、韩硅晶圆厂商都纷纷兴起民族意识,优先供应国内客户,降低外销比重,全力捍卫自家半导体厂商的货源!

  日本311强震至今已达1个月,半导体产业最忧心的硅晶圆供货问题,在信越和SUMCO迟迟无法对外说明之下,加深业界5月断料的恐惧,但近两日这两家硅晶圆大厂纷纷对外说明复工进度后,半导体厂商的忧虑其实并没有消退。

  信越位于地震灾区的白河厂占全球硅晶圆产能20%,在311强震后一直处于停工状态,日前信越终于打破沉默,表示将于近期复工,但并未说明确切时间表,外界虽推测1~2周内复工,但即使生产线重启,也不会是100%运作;而SUMCO也在12日表示,米泽厂已开始部分复工,此厂房占整体产能30%以上。

  

  但半导体厂商却不这么乐观,因为近期日本5级以上的余震不断,只要超过5级以上的地震,工厂的机器设备就必须重新启动一次,而硅晶圆长晶过程中,持续的电力是最基本的条件,无法预测的余震对长晶是一大禁忌。

  再者,厂商也表示,日本现在的轮流限电策略方面,由于考虑半导体厂商对于电力持续性的要求相当高,对部分厂商都采取给予持续电力,例如提供50%电力但是持续状态,这也代表无法100%供电,即使硅晶圆厂房复工,也无法回到地震前的产能水平。

  值得注意的是,目前台、日、韩3方的半导体厂商使出浑身解数来抢料,且传出台、韩硅晶圆厂兴起民族意识,境内生产的硅晶圆均以国内供应为主,几乎不再外销,如南韩LG等硅晶圆以三星电子和海力士为优先供应,而台湾的硅晶圆厂如台胜科,台系客户涵盖台积电、联电、南亚科、华亚科、华邦、旺宏、世界先进等,一律以台厂为优先供货对象。

  

  对信越依赖最深的尔必达方面,厂商透露,由于之前尔必达财务吃紧时,信越因为借钱给尔必达,因此双方有签订合约,尔必达和瑞晶的硅晶圆货源有一定比重都必须采用信越的产品,此合约在此时看来,利弊兼具,优势是可优先获得信越库存。

  但另一方面,尔必达面临的难题是采用特殊规格的磊晶圆(EPI Wafer),与其他DRAM厂采用的一般硅晶圆不同,也和晶圆代工厂商的磊晶圆规格不同,虽然其他硅晶圆厂也可供应,但因为尔必达的信越色彩浓厚,不利后续向其他硅晶圆厂调货。

  灾后月:全球硅晶圆供应仍然非常吃紧

  日本地震引发了对各种电子器件原材料供应短缺的担忧。虽然仍面临很大风险,但随着复产在即,总体来说我们认为行业最差情景假设应不会出现。不过,硅片(尤其是300毫米硅片)的复产还没有明确的时间表。信越半导体(信越化学的全资子公司)白河厂、SUMCO米泽厂以及MEMC宇都宫厂均已停产。我们认为这三个工厂的产能大约相当于全球产能的25%。

  白河厂和宇都宫厂若5月恢复发货则影响不大。米泽厂所受影响似乎相对较小,我们预计该厂最迟应能于5月恢复发货。如果SUMCO能很快启用其闲置的伊万里厂产能,且白河厂和宇都宫厂亦于5月恢复发货并至8月可全面恢复生产,那么我们认为厂商和客户的总体库存应可保持在一个月之上,并有望于2012年初恢复正常。若两厂产能恢复均滞后则会出现供应紧张。

  

  如果白河厂和宇都宫厂均于7月恢复发货且在之后的3个月才能全面复产,那么我们认为厂商和客户的总体库存将降至一个月以内,供应吃紧将持续至年末。如果发货推迟至9月,那么厂商和客户的库存将降至半个月左右,这意味着有些客户将无法获得其所需的硅片量。主要假设:5月恢复发货;限电和余震仍令人担忧。

  多数因地震停产的电子器件原材料工厂可能于5月份恢复生产,因此硅片生产也可能在5月恢复。不过,由于地震震级较高,我们认为限电措施和余震仍可能干扰生产。

  目前的状况对信越化学不利,但由于硅片对其盈利的贡献率仅为25%左右,我们认为该影响有限。SUMCO应可获益于米泽厂较早复产以及顺利启用伊万里厂闲置产能。但是,我们认为SUMCO目前股价被高估了。

关键字:20nm  Intel

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2011/0417/article_6075.html
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