Laut Branchenquellen hat SK hynix die Verifizierung seines 375-Layer-NAND-Flash-Speicherprodukts abgeschlossen und wird voraussichtlich bis Ende 2026 offiziell mit der Massenproduktion in bestehenden Fabriken beginnen, um der wachsenden Nachfrage nach Speicherkapazität gerecht zu werden. Diese Fabriken produzieren derzeit hauptsächlich 321-Layer-V9-NAND-Flash-Speicher und werden in Zukunft Stacking-Lösungen mit höheren Layern durch Prozesskonvertierung unterstützen.

SK Hynix und Samsung liefern sich einen harten Wettlauf um die Stapelung von NAND-Flash-Speicherschichten. Samsung hat zuvor bekannt gegeben, dass es die Anzahl der V-NAND-Schichten durch eine Dual-Stack-Lösung auf über 400 Schichten erhöhen wird, und hat eine Technologie-Roadmap vorgestellt, die bis zu 900 Schichten erreichen und 1.000 Schichten anstreben kann. SK hynix hat sich für die Verwendung von 375-Lagen-Produkten als schrittweisen Knotenpunkt für den Einstieg in die Massenproduktion entschieden.

Es versteht sich, dass SK Hynix diese Produktgeneration zunächst intern als „400-Layer“-NAND positioniert hat. Während des eigentlichen Prozessentwicklungsprozesses wurde das Design jedoch aufgrund schwerwiegender Prozess- und Signalübertragungsprobleme, die beim Stapeln zu vieler Schichten auf demselben Chip auftraten, schließlich auf 375 Schichten überarbeitet. Branchenquellen enthüllten, dass das ursprünglich geplante 400-Schichten-Produkt auf 375-Schichten angepasst wurde und nachfolgende Roadmaps auf höher gestapelte Produktknoten wie 480-Schichten und 604-Schichten ausgeweitet wurden.

Um weiter zu höheren Stapeln wie 480 Lagen und 604 Lagen überzugehen, ist es nicht länger nachhaltig, sich ausschließlich auf das bestehende Materialsystem zu verlassen. In dem Bericht wurde darauf hingewiesen, dass SK hynix bei den wichtigsten leitfähigen Materialien erhebliche Anpassungen vornehmen muss, indem es schrittweise auf den derzeit häufig verwendeten Wolframfilm (Wolfram) verzichtet und auf Molybdän (Molybdän) als neues Verbindungsmaterial umsteigt, um die durch die Stapelung auf hoher Ebene verursachten Herausforderungen in Bezug auf Widerstand und Signalintegrität zu bewältigen.

Da in 3D-NAND-Strukturen auf hoher Ebene die Größe der vertikalen Drähte und Kanäle immer kleiner wird, ist der Widerstand von Wolfram schwer zu kontrollieren, und Probleme mit Signalübertragungsverlusten und -verzögerungen treten immer stärker in den Vordergrund und werden zu einer „Materialobergrenze“, um die Anzahl der gestapelten Schichten weiter zu erhöhen. Im Gegensatz dazu weist Molybdän in Umgebungen mit hohem Widerstand eine bessere Leistung auf und kann unter engeren Verdrahtungsbedingungen bessere Leitungseigenschaften beibehalten. Daher gilt es als eines der Schlüsselmaterialien, um die Beschränkungen der Hochhausstapelung zu überwinden.

Samsung hat bei der Einführung von Molybdänmaterialien in einigen seiner NAND-Prozesse die Führung übernommen und plant, seinen V-NAND-Produktionsprozess in diesem Jahr weiter zu optimieren und die erste Charge von 400-Level-Produkten auf den Markt zu bringen, um seine führende Position im High-End-Speichermarkt zu festigen. SK hynix wird gleichzeitig die Materialumstellung von Wolfram auf Molybdän abschließen und anschließend Produkte mit höheren Schichten entwickeln, um die Lücke bei den Technologierouten gegenüber Wettbewerbern zu schließen.

Da die Nachfrage nach Speicherkapazität und Leistung in den Bereichen KI, Cloud Computing, Hochleistungsterminals und Rechenzentren auf Unternehmensebene weiter steigt, wird die kontinuierliche Erhöhung der Anzahl von 3D-NAND-Schichten als Schlüsselrichtung zur Erhöhung der Bitdichte eines einzelnen Chips und zur Reduzierung der Speicherkosten pro Einheit angesehen. Dies bedeutet jedoch auch, dass Fabriken mehr Geld in den Kauf neuer Materialien, die Modernisierung der Ausrüstung und die Umrüstung von Produktionslinien investieren müssen, um komplexere Stapel- und Verarbeitungsprozesse zu unterstützen.

Am Beispiel von Molybdän ist dessen Nachfrage in den letzten Jahren deutlich gestiegen und hat sich zu einem wichtigen Rohstoff in der NAND-Lieferkette entwickelt. Berichten zufolge hat Samsung im vergangenen Jahr etwa 4 Tonnen Molybdän gekauft, und das Einkaufsvolumen ist in diesem Jahr bisher auf etwa 10 Tonnen gestiegen. Mit der Einführung von Molybdän durch Hersteller wie SK Hynix wird erwartet, dass sein Verbrauch in diesem Jahr etwa 4 Tonnen erreichen wird.

Branchenorganisationen gehen davon aus, dass die Marktnachfrage nach Molybdän mit dem Eintritt in die Massenproduktion von 400-schichtigem und höherschichtigem NAND schnell ansteigen wird: Es wird erwartet, dass sie bis 2027 25 Tonnen erreicht, 40 Tonnen im Jahr 2028, etwa 60 Tonnen im Jahr 2029 und bis 2030 weiter auf 80 Tonnen ansteigt Wettbewerbslandschaft der NAND-Hersteller im Zeitalter des High-Level-Stackings.

Für SK hynix ist die Massenproduktion von 375-Schicht-NAND nicht nur eine schrittweise Überprüfung seiner Prozessfähigkeiten, sondern auch ein technologisches Sprungbrett für die Entwicklung hin zu 480-Schicht-, 604-Schicht- und noch höheren Schichten. Die Frage, wie man ein Gleichgewicht zwischen der Aufrechterhaltung von Ertrag und Kosten schafft und gleichzeitig die Migration wichtiger Materialien wie Wolfram zu Molybdän erfolgreich abschließt, wird sich direkt darauf auswirken, ob das Unternehmen im Wettbewerb mit Konkurrenten wie Samsung eine günstige Position einnehmen kann.