随着人工智能的快速发展,存储器市场需求激增。然而,韩国学者指出,NAND技术的发展路径正趋于单一化,面临被中国厂商赶超的风险,而DRAM则仍有较大的技术变革空间。
韩国成均馆大学新材料工程学系教授金亨燮日前在分析新一代半导体技术趋势时表示,NAND技术的演进主要依赖于3D堆叠和单元优化。从早期的浮动栅极技术转向电荷捕获技术,NAND实现了从平面到3D堆叠的跨越。通过沉积和蚀刻工艺,存储器厂商大幅降低了生产成本,同时通过多层单元(MLC)、三层单元(TLC)和四层单元(QLC)技术,不断提升存储密度。
然而,金亨燮指出,这种技术路径已接近极限。尽管业界尝试通过键合架构和单元分割等方法提升存储密度,但这些方案并非根本性突破。相比之下,DRAM仍可通过3D化实现结构转型,而NAND仅能依靠堆叠层数的增加和键合技术优化。
据透露,长江存储已掌握270层3D NAND生产技术,并在混合键合技术上取得领先,甚至三星电子也需与其签订专利授权协议。这引发了业界对NAND技术被赶超的担忧。
在此背景下,铁电存储器(FeRAM)被视为潜在的下一代存储器技术。铁电氧化铪锆(HZO)因具备与CMOS工艺兼容的优势,成为研究热点。三星于2025年发表的论文显示,采用铁电场效应晶体管(FeFET)的存储器可在接近零电压下实现每单元5比特存储,同时降低96%的功耗。北京大学团队则成功研发出1纳米物理栅极长度的FeFET。
金亨燮表示,尽管HZO在矽基材料上存在界面层问题,但通过引入铟镓锌氧化物(IGZO)作为通道材料,结合HZO探索新型单元结构,或能突破现有技术瓶颈。不过,这些研究目前仍处于实验室阶段,能否在性能和成本上实现突破尚需观察。