Китай бросает вызов Samsung и Micron: CXMT нашла способ делать более совершенную память

Китайская компания CXMT, судя по всему, нашла способ обойти фундаментальное ограничение, которое долгое время сдерживало переход микросхем памяти на более тонкие технологические нормы. Компания начала использовать технологию High-k Metal Gate (HKMG) в производстве оперативной памяти DRAM, заменив традиционный диоксид кремния на оксид гафния. Это инженерное решение открывает дорогу к освоению техпроцесса класса 1a и снимает барьер для дальнейшего масштабирования чипов.

Проблема, с которой сталкиваются все производители при уменьшении транзисторов, связана с квантовым туннелированием. Когда изолирующий слой из диоксида кремния (SiO₂) становится слишком тонким, электроны начинают просачиваться сквозь него, вызывая утечки тока и перегрев. В случае с DRAM, где каждый бит информации хранится в виде заряда в конденсаторе, такие потери критичны: ячейка быстрее разряжается, требуется более частое обновление, растет энергопотребление. Использование оксида гафния (HfO₂) решает эту проблему за счет более высокой диэлектрической проницаемости. Материал позволяет физически сделать изолятор толще, сохранив при этом ту же электрическую емкость, что и у более тонкого слоя диоксида кремния. На практике это означает, что ток перестает «убегать» через затвор, а заряд в конденсаторе удерживается дольше при том же напряжении.

Второй компонент технологии HKMG — замена поликремниевого затвора на металлические структуры. Старый подход страдал от эффекта обеднения поликремния: у границы с диэлектриком возникала зона с пониженной проводимостью, которая снижала эффективность управления транзистором. Металлический затвор устраняет эту «мертвую зону», что позволяет транзисторам переключаться быстрее и точнее. По имеющимся сведениям, CXMT уже применяет HKMG в текущем техпроцессе G4 DRAM, который соответствует уровню 1z (примерно 15-16 нм). Более того, компания внедряет технологию и в изделия LPDDR5X, предназначенные для мобильных устройств. Это указывает на то, что переход на более продвинутый узел 1a — вопрос ближайшего времени, а не отдаленной перспективы.

Производственная экспансия выглядит не менее агрессивно, чем технологическая. Сейчас мощности CXMT оцениваются в 200 тысяч пластин в месяц, а к концу года компания намерена нарастить их до 300 тысяч, включая выделенную линию под HBM на 50 тысяч пластин. В Шанхае и Хэфэе строятся два новых завода, которые к 2026 году должны поднять общий объем до 600 тысяч пластин ежемесячно. Согласно отраслевым оценкам, к 2031 году суммарная мощность может достичь 800 тысяч пластин в месяц. Если этот сценарий реализуется, CXMT обойдет Micron по объемам выпуска уже к 2030 году.

Пока крупнейшие игроки (Samsung, SK hynix и Micron) движутся к узлам класса D0a (менее 10 нм) и экспериментируют с 3D-компоновкой ячеек, CXMT сосредоточилась на выжимании максимума из доступных технологий и наращивании валовых показателей. Внедрение HKMG на сравнительно зрелом техпроцессе 1z — это прагматичный ход: компания улучшает характеристики текущих продуктов, не дожидаясь полного перехода на новые литографические нормы.

Сможет ли CXMT обеспечить стабильный выход годных кристаллов с новыми материалами в условиях массового производства. Технология HKMG требовательна к чистоте процессов и калибровке оборудования. Но если китайский производитель справится с этой задачей, рынок DRAM может получить еще одного поставщика, способного влиять на цены и доступность памяти в среднем ценовом сегменте.

Насколько реалистичным выглядит сценарий, при котором китайский чипмейкер догонит лидеров отрасли по технологии, а не только по объемам? Делитесь мнением в комментариях.