东芝供货三维存储器，重点在于NAND微细化？

"比预想的还要晚"。看到东芝公开的三维存储器供货时间表，某半导体技术人员这样说道（图1）。

图1：2种三维存储器将于2013年度样品供货
东芝计划在推进NAND闪存微细化的同时，于2013年度样品供货两种三维存储器。

东芝在2012年7月举行的研究开发战略说明会上宣布，将于2013年度供货纵向层叠内存单元的三维NAND闪存"BiCS（Bit-Cost Scalable）"及三维ReRAM（可变电阻式存储器）的原型样品。2014年度供货商用样品，2015年度开始量产。竞争对手韩国三星电子即将开始供货三维NAND闪存的样品，估计2013年就能量产。与之相比，东芝的产品计划确实比较迟。

　　另一方面，东芝计划推进现有NAND闪存的微细化。预定2012年度供货10nm多的第2阶段（1Ynm工艺）样品，2013年度供货10nm多的第3阶段（1Znm工艺）样品，"包括之后的微细化在内，将继续推进技术开发"（东芝半导体及存储器公司总工程师百富正树）。关于提到了1Znm工艺以后的微细化一事，开篇的技术人员表示，"似乎对现有NAND闪存的微细化相当有自信"。

势力格局将大幅改变

　　NAND闪存在半导体中的微细化最为迅速，估计1Znm工艺附近即将迎来动作极限。因此，东芝和三星电子作为"后NAND存储器"，开始致力于三维存储器的开发。

　　不过，大多观点认为，如果现有NAND闪存还能进一步微细化，这将比三维存储器更能降低成本。因此，很难判断该何时向三维存储器过渡。东芝打算在其他竞争公司纷纷向三维存储器过渡时，进一步推进现有NAND闪存的微细化，并最终独自取胜。从此次的发表内容就可以看出东芝的这种想法。

　　东芝现已开始量产19nm工艺的NAND闪存，在微细化竞争中全球居首。而有很多观点指出，三星电子等其他竞争公司在现有NAND闪存的微细化方面遇到了困难。随着三维存储器的亮相，存储器厂商的势力格局可能会大幅改变。

能否持续实现大容量化

　　不过，长远来看，现有NAND闪存的微细化早晚会达到极限，最终还是需要三维存储器。届时，"可以无限实现大容量化和低成本化的三维存储器将变得重要"（东芝的百富）。

　　东芝此次发布的三维存储器中，BiCS在构造方面难以进行水平方向的微细化，要想实现大容量化，需要增加积层数或进行多值化。东芝预定2013年度供货的原型样品的容量为128Gbit或256Gbit，2015年度计划实现512Gbit。

　　积层数目前已经开发出16层，"如果层叠16层以上，预计比现有NAND闪存还能进一步降低成本"（百富）。最终能层叠多少层目前还不清楚，2012年7月美国知名半导体装置厂商应用材料（Applied Materials）发布的三维存储器用蚀刻装置"最多可支持64层"（应用材料）。为实现大容量化，革新这些装置技术至关重要。

ReRAM需要EUV曝光

　　另外，东芝虽然没有公布三维ReRAM的详细情况，不过从照片来看估计是其共同开发伙伴美国晟碟公司开发的交叉点（Cross Point）型构造。交叉点型在三维化和多值化的基础之上还容易实现水平方向的微细化，比BiCS更适合大容量化。而且ReRAM与NAND闪存相比，有望改善写入速度和擦写次数。

　　不过，交叉点型需要在每层进行光刻（曝光和蚀刻），因此要想降低成本，光刻成本的降低至关重要。如果利用新一代曝光技术EUV（extreme ultraviolet）曝光技术，可大幅削减光刻的工序数量，但目前还没有确立实用化的眉目（图2）。

图2：对EUV曝光技术的期待日益高涨……
NAND闪存和三维ReRAM的微细化需要双空间图案（Double Space Patterning），预计曝光成本会增加。而有望降低曝光成本的EUV曝光技术实用化时间较晚。

　　为了打破这种状况，荷兰曝光装置厂商ASML公司2012年7月宣布，计划与半导体厂商缔结资本关系，以加速EUV曝光技术和450mm技术的开发。目前美国英特尔已经宣布出资，东芝也"打算积极考虑参加计划"。