三星電子近日在存儲(chǔ)芯片領(lǐng)域取得重大突破，成功開(kāi)發(fā)出可用于10納米以下制程DRAM的核心技術(shù)。據(jù)TheElec報(bào)道，三星電子與三星綜合技術(shù)院（SAIT）在舊金山舉行的IEEE國(guó)際電子器件會(huì)議（IEDM）上，公開(kāi)了這項(xiàng)革命性技術(shù)，相關(guān)成果有望應(yīng)用于未來(lái)的0a或0b世代DRAM產(chǎn)品，為全球存儲(chǔ)芯片行業(yè)帶來(lái)新的變革。

攻克高溫工藝難題

此次三星公布的技術(shù)題為"用于10nm以下Cell-on-Periphery（CoP）垂直溝道DRAM晶體管的高耐熱非晶氧化物半導(dǎo)體晶體管"。該技術(shù)的核心創(chuàng)新在于解決了長(zhǎng)期困擾DRAM制程微縮化的高溫工藝難題。

傳統(tǒng)DRAM制造中采用的是外圍電路與存儲(chǔ)單元分離的架構(gòu)，而在追求更高集成度的過(guò)程中，行業(yè)轉(zhuǎn)向了將存儲(chǔ)單元垂直堆疊在外圍電路之上的CoP（Cell-on-Periphery）架構(gòu)。然而，這一架構(gòu)面臨重大挑戰(zhàn)：在存儲(chǔ)單元堆疊工藝過(guò)程中產(chǎn)生的約550℃高溫會(huì)導(dǎo)致位于下層的外圍晶體管受損，進(jìn)而引起性能明顯下降。

三星電子通過(guò)采用創(chuàng)新的非晶態(tài)銦鎵氧化物（InGaO）材料成功攻克了這一難題。"我們首次演示了可耐受550攝氏度高溫、溝道長(zhǎng)度為100納米的非晶InGaO基高耐熱垂直溝道晶體管（VCT），并支持將該晶體管集成到單片式（Monolithic）CoP DRAM架構(gòu)中。"三星技術(shù)團(tuán)隊(duì)在發(fā)布會(huì)上表示。

穩(wěn)定性與耐久性獲驗(yàn)證

在技術(shù)驗(yàn)證方面，三星展示了令人矚目的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在550攝氏度的氮?dú)鉄崽幚恚ㄍ嘶穑┕に嚭螅骷拈撝惦妷鹤兓ét）保持在0.1eV以內(nèi)，漏極電流幾乎沒(méi)有出現(xiàn)退化。這意味著晶體管在極端高溫環(huán)境下依然能保持原有性能，解決了CoP架構(gòu)在制造過(guò)程中的核心瓶頸。

在評(píng)估半導(dǎo)體器件長(zhǎng)期可靠性的高溫、高電壓應(yīng)力實(shí)驗(yàn)（NBTI）中，該技術(shù)同樣表現(xiàn)出色，ΔVt僅為約-8mV，顯示出極佳的穩(wěn)定性。三星技術(shù)團(tuán)隊(duì)確認(rèn)，基于這一技術(shù)的器件可穩(wěn)定工作10年以上，完全滿足商業(yè)應(yīng)用的耐久性要求。

通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)（MD）和密度泛函理論（DFT）模擬，研究人員進(jìn)一步揭示了該技術(shù)背后的科學(xué)原理："InGaO晶體管的高熱穩(wěn)定性，源于溝道與電極界面處正負(fù)離子的外部擴(kuò)散受到抑制。"這一發(fā)現(xiàn)不僅解釋了技術(shù)優(yōu)勢(shì)的來(lái)源，也為未來(lái)材料優(yōu)化提供了理論基礎(chǔ)。

從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)之路

盡管技術(shù)前景廣闊，該項(xiàng)技術(shù)目前仍處于研究階段，距離實(shí)際應(yīng)用于三星電子的量產(chǎn)DRAM產(chǎn)品尚有一段路要走。從實(shí)驗(yàn)室成果到大規(guī)模量產(chǎn)，還需經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的工藝優(yōu)化、良率提升和成本控制等環(huán)節(jié)。

三星電子在技術(shù)路線上已明確表示，這一突破將主要用于0a和0b類DRAM，這些新型存儲(chǔ)器將采用小于10納米的制程節(jié)點(diǎn)，成為未來(lái)高密度存儲(chǔ)解決方案的核心。業(yè)內(nèi)消息人士透露，三星可能在2026年底至2027年初推出首批基于此技術(shù)的商用DRAM產(chǎn)品。