半导体行业研究机构SemiAnalysis在8月23日通过X平台发布系列推文,详细阐述了3D NAND闪存制造正经历从钨(Tungsten,W)向钼(Molybdenum,Mo)的关键转型。这一材料替换并非简单的工程优化,而是应对更高堆叠层数下物理瓶颈的必然选择,对存储芯片制造商及上游设备供应商都将产生深远影响。
3D NAND技术大约在十年前停止了横向微缩,转而通过垂直堆叠更多层数来提升存储密度。然而,当层数突破约300层后,连接每个存储单元的钨字线(word lines)开始遭遇三重物理限制:电阻过高导致信号延迟和功耗上升;基于氟的化学工艺引发漏电问题;在超深孔结构中无法实现有效填充。SemiAnalysis在推文中直言:“钼不是一种优化,是300层以上NAND的必选项。”
与钨相比,钼具备三项关键优势:更低的电阻带来更快的读写速度;无需依赖氟基化学工艺,从而规避漏电风险;在高深宽比结构中展现出更好的填充能力。这三点恰好对应钨在深层堆叠中暴露出的核心缺陷,使得材料替换具有技术必然性,而非可选的改进方案。
从行业现状看,目前各大厂商的量产层数仍集中在2xx层区间。SemiAnalysis梳理的数据显示:铠侠/闪迪(Kioxia/SanDisk)处于218层,美光(Micron)为276层,三星(Samsung)达到286层,而SK海力士以321层处于行业前沿。向3xx至4xx层的跃迁正在启动,这将是钼工艺大规模应用的关键窗口。SemiAnalysis估计,钼在NAND总产能中的占比将从2025年的中个位数百分比,增长至2027年的约30%。
主要NAND制造商均已明确承诺转向钼工艺,并给出了清晰的时间表。三星是先行者,其钼字线产品自2024年起已进入量产阶段;美光于2025年在Lam Research的ALTUS Halo设备上启动大规模量产;SK海力士则计划于2026年底推出采用钼工艺的375层NAND。这些举措表明,材料转型已从技术讨论进入实际落地阶段。
每一次从钨到钼的转换,都意味着需要新的沉积设备,这为设备商创造了可观的市场增量。SemiAnalysis估计,仅2027年一年,NAND钼沉积设备的销售额就将超过10亿美元,并随着DRAM和逻辑芯片的跟进,到2030年增长至约20亿美元/年。在受益格局方面,Lam Research将最先获益,TEL(东京电子)紧随其后;AMAT(应用材料)、ASMI以及中国设备商Naura(北方华创)则更多受益于后续DRAM和逻辑芯片的转型浪潮。SemiAnalysis表示,完整的细分市场层面测算已纳入其前道设备(WFE)模型。
从产业视角看,这一转型不仅关乎存储芯片的性能提升,更牵动整个AI基础设施的算力供给。更高层数的NAND意味着更高的存储密度和更低的单位成本,这对于支撑AI训练和推理所需的海量数据存储至关重要。同时,设备市场的重新洗牌也为相关产业链公司带来新的增长机遇。随着各厂商在2025至2027年间陆续切换至钼工艺,存储行业的竞争格局有望进一步重塑。