想象一下在300mm晶圆上精确堆叠120层仅有纳米厚度的硅/锗材料,就像用扑克牌搭建比萨斜塔——稍有不慎,原子级的应力就会让整个结构崩塌。这正是imec与根特大学近期攻克的技术奇迹!通过创新的碳掺杂工艺和分子束外延沉积技术,研究者成功驯服了硅与硅锗的晶格失配,为3D DRAM的量产扫清关键障碍。
传统DRAM芯片将存储单元水平排布,犹如在平地上建造单层仓库。而3D堆叠技术则像建造摩天大楼,使存储密度呈现指数级增长。实验中每对Si/Ge层仅有数纳米厚度,整个结构需保持原子级平整度。为此,团队通过掺入微量碳原子缓解层间应力,并以±0.1℃的精度控制沉积温度——这相当于在足球场大小的区域内精准调控每粒沙子的位置。
更令人振奋的是,这项突破不仅关乎存储芯片。三星已在其技术路线图中明确3D DRAM研发计划,而类似工艺还可用于制造下一代环绕栅晶体管(GAAFET)和量子计算芯片。美光科技提供的衬底材料也暗示着行业巨头的暗中角力。正如论文通讯作者所言:‘这不仅是技术突破,更是一场材料科学的精确舞蹈。’随着AI对算力需求的爆发式增长,3D DRAM或将成为HBM内存之后,半导体行业的又一枚核弹级技术。