半導體行業研究機構SemiAnalysis在8月23日通過X平台釋出系列推文,詳細闡述了3D NAND快閃記憶體製造正經歷從鎢(Tungsten,W)向鉬(Molybdenum,Mo)的關鍵轉型。這一材料替換並非簡單的工程最佳化,而是應對更高堆疊層數下物理瓶頸的必然選擇,對儲存晶片製造商及上游裝置供應商都將產生深遠影響。

3D NAND技術大約在十年前停止了橫向微縮,轉而通過垂直堆疊更多層數來提升儲存密度。然而,當層數突破約300層後,連線每個儲存單元的鎢字線(word lines)開始遭遇三重物理限制:電阻過高導致訊號延遲和功耗上升;基於氟的化學工藝引發漏電問題;在超深孔結構中無法實現有效填充。SemiAnalysis在推文中直言:“鉬不是一種最佳化,是300層以上NAND的必選項。”

與鎢相比,鉬具備三項關鍵優勢:更低的電阻帶來更快的讀寫速度;無需依賴氟基化學工藝,從而規避漏電風險;在高深寬比結構中展現出更好的填充能力。這三點恰好對應鎢在深層堆疊中暴露出的核心缺陷,使得材料替換具有技術必然性,而非可選的改進方案。

從行業現狀看,目前各大廠商的量產層數仍集中在2xx層區間。SemiAnalysis梳理的資料顯示:鎧俠/閃迪(Kioxia/SanDisk)處於218層,美光(Micron)為276層,三星(Samsung)達到286層,而SK海力士以321層處於行業前沿。向3xx至4xx層的躍遷正在啟動,這將是鉬工藝大規模應用的關鍵視窗。SemiAnalysis估計,鉬在NAND總產能中的佔比將從2025年的中個位數百分比,增長至2027年的約30%。

主要NAND製造商均已明確承諾轉向鉬工藝,並給出了清晰的時間表。三星是先行者,其鉬字線產品自2024年起已進入量產階段;美光於2025年在Lam Research的ALTUS Halo裝置上啟動大規模量產;SK海力士則計劃於2026年底推出採用鉬工藝的375層NAND。這些舉措表明,材料轉型已從技術討論進入實際落地階段。

每一次從鎢到鉬的轉換,都意味著需要新的沉積裝置,這為裝置商創造了可觀的市場增量。SemiAnalysis估計,僅2027年一年,NAND鉬沉積裝置的銷售額就將超過10億美元,並隨著DRAM和邏輯晶片的跟進,到2030年增長至約20億美元/年。在受益格局方面,Lam Research將最先獲益,TEL(東京電子)緊隨其後;AMAT(應用材料)、ASMI以及中國裝置商Naura(北方華創)則更多受益於後續DRAM和邏輯晶片的轉型浪潮。SemiAnalysis表示,完整的細分市場層面測算已納入其前道裝置(WFE)模型。

從產業視角看,這一轉型不僅關乎儲存晶片的效能提升,更牽動整個AI基礎設施的算力供給。更高層數的NAND意味著更高的儲存密度和更低的單位成本,這對於支撐AI訓練和推理所需的海量資料儲存至關重要。同時,裝置市場的重新洗牌也為相關產業鏈公司帶來新的增長機遇。隨著各廠商在2025至2027年間陸續切換至鉬工藝,儲存行業的競爭格局有望進一步重塑。