SK hynix наладила выпуск 176-слойной памяти для ИИ с ростом плотности и надежности

SK hynix представила технологию CTI, которая позволяет запускать в массовое производство 3D NAND-память с 176 слоями. Инженеры компании нашли способ изолировать ячейки данных, что снижает электрические помехи между ними более чем на 30% и улучшает сохранность заряда на 45%. Это решение позволяет уменьшить размер ячеек памяти на 10%, не теряя в надежности, и открывает путь к созданию более емких накопителей для систем искусственного интеллекта.

Снижение помех между ячейками на 30% при одновременном уменьшении их размера на 10% означает, что производители могут наращивать плотность памяти без перехода на более дорогие и сложные методы литографии.

Проблема масштабирования и решение

Рост емкости флеш-памяти традиционно достигался за счет увеличения высоты стека ячеек. Однако при достижении 176 слоев и более возникла физическая проблема: ячейки стали настолько близко расположены друг к другу, что электрическое поле одной ячейки начало влиять на соседние. Это вызывало сдвиг порогового напряжения и приводил к ошибкам чтения данных.

Предыдущие попытки решить проблему с помощью изоляции (CTI) не прижились в массовом производстве. Стандартный метод требовал вытравливания слоев, что увеличивало диаметр вертикальных каналов и снижало общую плотность размещения ячеек. Кроме того, сложно было обеспечить равномерность процесса на всей площади пластины.

SK hynix предложила иной подход. Вместо вытравливания инженеры наносят барьерный слой оксида, а затем заполняют пространство материалом для хранения заряда. Этот метод не расширяет каналы, сохраняя высокую плотность интеграции. Технология была успешно применена в устройстве с 176 слоями, что стало первым в отрасли случаем перехода от лабораторных образцов к промышленному масштабу.

Технические результаты и преимущества

Новая методика позволила преодолеть ключевые ограничения предыдущих поколений памяти. Основные достижения исследования, опубликованного на конференции IEEE IEDM в 2025 году, включают:

• Снижение помех: Электрическое взаимодействие между соседними ячейками уменьшилось более чем на 30%.
• Сохранность данных: Способность ячейки удерживать заряд улучшилась на 45%, что критично для долговечности накопителей.
• Уменьшение размера: Площадь отдельной ячейки сократилась на 10%, что напрямую увеличивает общую плотность памяти на чипе.
• Равномерность: Достигнута стабильная характеристика распределения порогового напряжения по всем 176 слоям стека.

Переход от вытравливания к напылению изоляционного слоя устраняет главный барьер для масштабирования: необходимость жертвовать плотностью размещения ячеек ради их электрической изоляции.

Операционные последствия и тренды

• Снижение стоимости владения: Увеличение плотности памяти без усложнения процесса производства позволяет снизить себестоимость одного гигабайта хранилища, что важно для центров обработки данных, потребляющих огромные объемы данных для обучения ИИ.
• Надежность систем: Улучшенная изоляция ячеек снижает риск потери данных из-за утечки заряда, что уменьшает необходимость в избыточном резервировании и сложных алгоритмах коррекции ошибок на уровне контроллера.
• Технологический суверенитет: Внедрение собственных методов напыления и материалов позволяет компании меньше зависеть от стандартных процессов, ограничивающих рост производительности, и быстрее адаптировать производство под новые требования.
• Глобальный тренд: Опыт SK hynix показывает, что дальнейший рост емкости памяти будет зависеть не столько от высоты стека, сколько от совершенствования изоляции на микроуровне. Это может изменить архитектуру будущих накопителей по всему миру.

Контекст и последствия

• Источник: SK hynix Newsroom, серия статей [Inside the Research].
• Ключевые цифры: 176 слоев, снижение помех на 30%, улучшение удержания заряда на 45%, уменьшение размера ячейки на 10%.
• Продукт: 3D NAND Flash с технологией CTI (Charge Trap Nitride Isolation).
• Событие: Публикация результатов на конференции IEEE IEDM 2025.
• Автор исследования: Sangwan Jin (Sangwan Jin), технический лидер направления разработки материалов.