新材料可望扩大3D Xpoint记忆体市场版图

Intermolecular近来宣布，该公司已经开发出一种他们认为是业界首创的四级原子层沉积(quaternary ALD) GeAsSeTe OTS元件，可实现3D垂直记忆体阵列。 一种新的材料组合可能实现3D垂直式的非挥发记忆体(NVM)架构，让厂商得以用可负担的成本为高密度、高性能运算应用设计晶片，甚至能催生第二代的3D Xpoint技术。
德国材料大厂默克集团(Merck KGaA, Darmstadt, Germany)旗下的全资子公司Intermolecular近来宣布，该公司已经开发出一种他们认为是业界首创的四级原子层沉积(quaternary ALD) GeAsSeTe OTS元件，可实现3D垂直记忆体阵列。
Intermolecular元件工程师Mario Laudato表示，该元件克服了无法堆叠数十层3D结构的挑战，这个问题限制了记忆体的密度并导致更高的成本。该公司开发的新材料组合有助于实现那种架构，支援像是人工智慧(AI)、神经形态运算(neuromorphic computing)等新兴应用，以及其他实现更快、成本更低廉数位应用不可或缺的半导体设计。
在2004年成立于美国矽谷的Intermolecular，开发了能透过物理与电气表征化(characterize)薄膜与薄膜堆叠的工作流程，以实现记忆体、逻辑元件、铁电材料与量子运算等领域的材料创新。该公司在2019年成为默克集团一份子，Laudato在接受《EE Times》电话采访时表示，其3D垂直记忆体阵列元件，可望助力3D Xpoint技术的演进。
“半导体产业正投注大量研发资源，以填补DRAM与NAND快闪记忆体之间的差距；”他表示：“我们应该能让更多公司加入该市场，推出采用3D Xpoint技术的产品。”
Intermolecular的新方法涉及采用ALD硫属化物(chalcogenides)替代目前3D Xpoint的物理气相沉积(PVD)制程；Laudato表示，PVD制程限制了薄膜在大面积上的保形性(conformality)与均质性(homogeneity)，阻碍在3D Xpoint架构建立数十个层。利用ALD硫属化物，该公司的制程能实现未来更高密度的3D垂直整合。
Intermolecular的ALD制程可望实现更高密度、低成本的3D垂直整合，进一步扩大3D Xpoint技术的市场版图。 
Laudato表示，该公司并非第一个开发ALD OTS薄膜的，有好几家研究机构与大学在近年来尝试开发相关技术，但都无法证明在泄漏与耐久性方面与PVD OTS元件相当地的电气性能。
他指出，Intermolecular的四级ALD OTS GeAsSeTe 薄膜具备与PVD OTS相当甚至更佳的电气性能；“ALD制程可望加速这类技术的发展，也许明年就会有更多开发与更高密度的新产品，我们将会看到一个更大的市场。”
如近期发表的研究论文所言，Intermolecular首度能整合四级ALD GeAsSeTe OTS元件，证明其高选择性、优异的耐久性、低电压漂移以及快速开关，也勾勒了未来ALD硫属化物薄膜的发展方向；Laudato表示，这为利用以ALD硫属化物为基础的选择器(selector)领先技术，实现多层堆叠整合的3D Xpoint记忆体阵列开辟了一个途径。
记忆体/储存技术顾问机构Coughlin Associates总裁Thomas Coughlin表示，作为默克集团旗下的精品级开发实验室，Intermolecular能在他们可控制并避免污染的环境中一次完成一系列实验：“他们能处理罕见的材料以及制程；他们愿意拿大型业者不想处理的东西来做实验，或者自己制作、自己进行处理。”
Coughlin并指出，如果Intermolecular能开发出Micron与Intel没有的智财(IP)，就可能在 3D Xpoint市场上看到其他认为此技术可行的公司。因为Micron迄今发表的相关产品相当少，Intel则实际上为该市场的唯一厂商。
在采用相变化记忆体(PCRAM)的SSD与DIMM产品才刚开始有小量生产的此时，让3D Xpoint技术成本降低的前景看好；Coughlin指出：“DIMM应该是最有趣的一个部份，因为它们减少了采用昂贵的DRAM；而且既然Intel愿意压低成本好让其价格低于DRAM，我认为该市场有起飞的迹象。”