日前,東芝傳出晶圓廠意外緊急停工數周,造成10萬片晶圓報廢的情況。事件到底如何......電子制作模塊
據digitimes今日報道,東芝近期驚傳日本晶圓廠緊急停工數周,損失近10萬片的NAND Flash產能。中央社則報道稱,市場傳出東芝近期因轉換新制程導致部分晶圓報廢,恐將使得第4季儲存型閃存(NAND Flash)缺貨情況更加嚴重。
臺媒《電腦設備》表示,東芝的合作伙伴群聯指出,有關東芝近期因轉換新制程導致部分晶圓報廢一事,群聯早已掌握所有狀況,亦已備好充裕庫存,足以因應長期合作客戶需求,也早已準備好啟動緊急備貨機制,所以此事對群聯的營運將不造成影響。
群聯指出,東芝晶圓供應更為吃緊已發(fā)生一段時間。東芝是群聯的重要奧援,雙方合作關系緊密,在市場供不應求的情形下群聯一般能獲得相對多的貨源支持。
事實上,上周業(yè)內已有此傳聞。
10月13日,CINNO報道稱,根據CINNO Research從內存供應鏈業(yè)者所掌握到的最新消息,九月底發(fā)生東芝與西數在四日市市的NAND Flash合資廠因晶圓制造流程出現瑕疵以至于出現大批量晶圓報廢的現象。
據CINNO估計,受沖擊的產線大部分集中在最新的3D-NAND Flash以及少部份的15nm 2D-NAND產能,影響兩間公司合計約8-9萬片的12吋產能,因此預期10月以及11月的產能供給將出現短缺的現象,12月后的情況將視復工運作的情況以及3D-NAND Flash良率的進展而定。
不過,集邦咨詢TrendForce旗下半導體研究中心DRAMeXchange上周在進一步調查后表示,東芝確實在產線上遭遇到一些問題,并致使整體產出的可用良率下降,但影響程度并不如外界所傳嚴重,工廠產線亦未停擺。
今日,國際電子商情記者詢問中國閃存市場網相關人士,他表示從獲得的信息來看這個事件對市場沒有大的影響。
據了解,東芝一間工廠的月產能約為10萬片,如若真的損失近10萬片晶圓,相當于損失的是其一間工廠一個月的產能。
目前東芝對此事沒有做出任何表態(tài)。
對于停工的具體原因,目前尚未有確切說法,根據多家媒體報道,更多的說法傾向于晶圓制造流程出現問題。
此前就有媒體報道,2017年在非三星陣營3D-NAND制程轉換不順的影響下,3D-NAND產出占NANDFlash整體產業(yè)比重約50%。
從NANDFlash的供給面來看,因為NAND制程從2D轉進3D不如預期,導致2017年非三星陣營的新增產能沒有百分之百完善利用,再加上轉換期間所帶來的產能損失,讓2017年市場呈現整體供不應求的狀態(tài)。
從各廠制程進度來看,三星64層3D NAND自今年第三季已經開始進入量產階段且今年第四季3D產能比重將突破50%,明年將提升到60-70%水平。
SK海力士今年第四季3D NAND產能占比約為總產能的20-30%水平,以48層3D NAND為主,但明年將會專注于擴充72層3D-NAND產能,3D NAND產能比重在2018年第四季也會來到40-50%。
東芝/西數陣營今年上半年主流制程為48層3D NAND,預期今年第四季3D-NAND的占比將會占東芝/西數陣營整體產能約30%水平,2018年第四季目標突破50%。
據供應鏈透露,近期NAND Flash市場其實原本已有供貨稍微紓解的現象,如今再傳出原廠生產變量,外界擔憂市場供需將再度趨緊,第4季可能又是缺貨的情況,價格漲勢難以和緩。
據中國閃存市場ChinaFlashMarket報價,NAND Flash每GB的價格從2016年的0.12美金一路上漲至0.3美金,主流的eMMC價格上漲60%以上。目前,3D NAND產能雖然在逐漸增加,但仍不能完全解決缺貨問題,預計部分市場供貨緊張將持續(xù)到年底。
CINNO Research副總經理楊文得此前認為,雖然第四季各項NAND Flash相關合約價格多在此一突發(fā)事件前談妥,對于短線各大智能型手機OEM的價格波動影響不大,然而最大的隱憂在于日前蘋果調升了對于iPhone8 Plus的需求,再加上iPhone X需求蓄勢待發(fā),購機需求將從今年第四季延伸至明年第一季。在蘋果迫切鞏固貨源的強勢手段下,供貨商勢必得以滿足蘋果供應為優(yōu)先指導方針,因此供貨排擠的效應勢預計也將從11月開始發(fā)酵,對于目前供貨吃緊的渠道市場將更為嚴峻。
在綜合考慮3D NAND Flash良率提升速度以及此一突發(fā)事件的影響,CINNO認為從今年初以來供不應求的NAND Flash市況有很大的機率將延伸至明年第一季。
2018年3D NAND產出占比將突破70%大關
2013年三星發(fā)售全球首款3D NAND設備,在IC(集成電路)業(yè)界達到了一個里程碑。
3D NAND技術與現有的2D NAND(納米制程技術)截然不同,2D NAND是平面化的結構,而3D V-NAND是立體結構。3D NAND的立體結構是使用3D存儲單元陣列來提高現有工藝制程下的單元密度和數據容量,以垂直半導體通道的方式排列,多層環(huán)繞式柵極(GAA)結構形成多電柵級存儲器單元晶體管,可以有效降低堆棧間的干擾,使用3D NAND技術應用將不僅使產品性能至少提升20%,而且功耗可以降低40%以上。
此外,3D NAND的好處自然就是能夠比現在的閃存提供功能大的存儲空間,存儲密度可以達到現有閃存的三倍以上,3D技術若采用32層堆疊NAND Flash Die容量達128Gb,與主流2D 1y/1znm 128Gb相比缺乏成本競爭力。采用48層堆疊則可將NAND Flash Die容量提升至256Gb,突破2D NAND 128Gb容量,且較32層3D NAND更有成本和性能優(yōu)勢,這也是驅使Flash原廠在2016年擴大48層量產或加快導入步伐的主要原因,使得2D技術向3D 技術切換點恰好擁有最佳的成本效益,同時結合這樣的技術應用在未來甚至可以做出10TB以上的2.5寸SSD固態(tài)硬盤。
另外還有一個重要特性,就是每單位容量成本將會比現有技術更低,而且因為無需再通過升級制程工藝、縮小cell單元以增加容量密度,可靠性和性能會更好,因為3D NAND是不再追求縮小Cell單元,而是通過3D堆疊技術封裝更多Cell單元,并且還可以使用技術已經相當成熟的舊有工藝來生產3D NAND芯片,而使用舊工藝的好處正是P/E擦寫次數大幅提升,而且電荷干擾的情況也因為使用舊工藝而大幅減少。
三星電子是最早宣布采用垂直堆疊3D V-NAND制程的制造商。2013年8月,三星宣布以現有廠房量產3D V-NAND,制程35nm,可以堆疊24層,容量可達128Gb V-NAND,到2015年24nm 3D 36層容量將達到1Tb。2016年開始將3D NAND應用延伸到嵌入式產品UFS 2.0中。
美光、SK海力士等也均宣布將在2016年推出基于3D NAND的SSD,英特爾更是研發(fā)先進的3D Xpoint技術,在2016年推出搭載3D Xpoint NAND的Optane系列SSD新品。
東芝在2016年春季開始量產48層3D NAND,緊接著7月15日在它的三重縣四日市的半導體二廠中舉行啟動儀式,今年2月,東芝宣布推出新一代基于64層3D NAND技術的basicBiCS FLASH 3D閃存。
東芝在3D NAND閃存方面的決心很大,計劃2017年它的3D NAND占它的NAND出貨量的50%,至2018財年增加到占80%。
2018年隨著SK海力士、東芝/西數、美光/英特爾陣營的3D-NAND比重都將提升的情況下,2018年3D-NAND的產出占比將突破70%大關。
3DNAND制造關鍵工藝
3DNAND制造中的關鍵工藝如下圖所示:
3D NAND的制造工藝十分復雜,以下把關鍵部分列出:
• High aspect ratio trenches 高深寬比的溝開挖
• No doping on source or drain 在源與漏中不摻雜
• Perfectly parallel walls 完全平行的側壁
• Tens of stairsteps 眾多級的樓梯(臺階)
• Uniform layer across wafer 在整個硅片面上均勻的淀積層
• Single-Litho stairstep 一步光刻樓梯成形
• Hard mask etching 硬掩模付蝕
• Processing inside of hole 通孔工藝
• Deposition on hole sides 孔內壁淀積工藝
• Polysilicon channels 多晶硅溝道
• Charge trap storage 電荷俘獲型存儲
• Etch through varying materials 各種不同材料的付蝕
• Deposition of tens of layers 淀積眾多層材料