非易失性存儲器的未來

　　在“VLSI Symposium on Technology”首日舉行的自由發表會“Will Emerging Non-Volatile Memories Finally Emerge?”(新型非易失性存儲器終會實現嗎?)上，東芝、韓國三星電子、韓國海力士半導體(Hynix Semiconductor)、美國美光科技(Micron Technology)以及臺灣臺積電(TSMC)等大型半導體廠商的負責人紛紛登臺，對非易失性存儲器技術的未來進行了展望。以下為各公司演講內容的概要。

　　■東芝(仁田山 晃寬)

　　半導體存儲器市場可分為數據存儲器、代碼存儲器和工作存儲器三部分，而滿足所有這些用途的通用存儲器并不存在。就東芝的主力業務NAND閃存而言，盡量延長現有浮游柵的壽命是基本方針。但1Xnm之后的技術工藝或許需要實現三維化。后NAND閃存就是三維NAND閃存。為了能夠隨時替換浮游柵，必須提前準備好三維NAND閃存。

　　在三維NAND閃存中，存儲器單元面積、制造工藝的簡潔性以及抗干擾性等方面最為出色的當屬我們研發的“BiCS”。如果采用該項技術，可用單枚芯片實現1Tbit等大容量。雖有觀點指出，BiCS在通道中采用了多晶硅，因此閾值電壓容易出現偏差，但我們確信可以克服這個問題。

　　BiCS需要在貫通孔中進行氮化膜和多晶硅成膜，因此水平方向的尺寸縮小存在極限。為此，要想降低bit成本，就需要增加存儲器單元垂直方向的積層數。我認為可以積層20多層。

　　關于光刻技術，現有的ArF光刻將在1Xnm之后的技術工藝中遭遇極限。因此，1Xnm以后的某個階段均需要導入EUV光刻。

　　■三星電子(G.Jeong)

　　新型非易失性存儲器要求具備針對10nm以后技術工藝的可擴展性。我們認為，PRAM(相變存儲器)可微細化至7nm前后，ReRAM(可變電阻式存儲器)可微細化至5nm前后，STT-MRAM(自旋注入式磁化反轉型磁存儲器)可微細化至20nm以后。從成本來看，可替代NAND閃存的是 ReRAM，可替代NOR閃存和DRAM的是PRAM和MRAM。

　　我們已從2010年開始了PRAM的量產，現已達到了可替代NOR閃存的階段。今后要想替代DRAM，就需要提高擦寫次數。STT-MRAM可用于替代工作存儲器和混載閃存。我們認為，2013年前后市場上將出現64Mbit以上的產品。STT-MRAM今后需要微細化至1Xnm以后，確保熱穩定性和特性均勻性等將成為其課題。ReRAM則需要改進存儲器單元的選擇元件、確立三維積層技術和提高量產效率等。

　　■海力士半導體(J. Roh)

　　在現有的存儲器中，尤其是DRAM要微細化至20nm以后是非常難的。原因是無法確保所需電容器容量的空間。關于這一點，尚未有明確的技術解決方案。

　　在我們全力開發的新型非易失性存儲器中，包括ReRAM和STT-MRAM。其中，STT-MRAM存在改善布局効率、削減開關電流和確立蝕刻方法等課題。我個人希望繼續推進開發，以使這種新型非易失性存儲器在5年內實現量產。

　　■美光科技(J. Zahurak)

　　NAND閃存和DRAM在今后5年內都不會被其他存儲器所替代。NAND閃存可通過三維化進一步增大容量。DRAM可通過4F2(F為設計規則)單元和TSV(硅貫通孔)來維持進步。

　　■臺積電(L.Tran)

　　作為可在邏輯LSI上混載的新型非易失性存儲器，MRAM和ReRAM等備受關注。不過，在今后2～5年內，這些存儲器將只限于低容量的補缺性用途。將來，混載MRAM有可能會替代中速SRAM緩存。關于帶有垂直磁化型存儲元件的MRAM，驗證針對10nm以后的可擴展性是其課題。