SemiAnalysis: Flashspeicherherstellung „wechselt von Wolfram zu Molybdän“

Am 23. August veröffentlichte das Halbleiter-Forschungsinstitut SemiAnalysis auf der X-Plattform eine Serie von Beiträgen, in denen die technische Logik des Übergangs von Wolfram (Tungsten, W) zu Molybdän (Molybdenum, Mo) in der Herstellung von 3D NAND Flash erläutert wird.

3D NAND hat vor etwa zehn Jahren aufgehört, sich horizontal zu verkleinern und stattdessen die Speicherverdichtung durch vertikale Stapelung von Schichten erhöht. Doch nachdem die Schichtanzahl etwa 300 überschritten hatte, stießen die Wolfram-Wortleitungen (word lines), die jede Speichereinheit verbinden, an physikalische Grenzen: zu hoher elektrischer Widerstand, Leckströme durch fluorbasierte chemische Prozesse und ineffektive Füllung in ultra-tiefen Löchern.

SemiAnalysis erklärte in den Beiträgen: „Molybdän ist keine Optimierung, sondern eine zwingende Wahl für NAND mit mehr als 300 Schichten.“

Im Vergleich zu Wolfram besitzt Molybdän drei entscheidende Vorteile: geringerer elektrischer Widerstand (führt zu schnelleren Lese- und Schreibgeschwindigkeiten), kein Bedarf an fluorbasierter Chemie und bessere Füllung in Strukturen mit hohem Tiefen-Breiten-Verhältnis. Diese drei Punkte entsprechen exakt den Kernproblemen, die Wolfram beim tiefen Schichtstapel offenlegt, sodass der Materialwechsel aus technischer Sicht notwendig ist und nicht bloß eine optionale technische Verbesserung darstellt.

Stand der Branche: Massenfertigung bleibt bei 2xx Schichten, Wendepunkt ist erreicht

SemiAnalysis hat die aktuelle Schichtanzahl der wichtigsten Hersteller zusammengefasst: Kioxia/SanDisk liegt bei 218 Schichten, Micron bei 276 Schichten, Samsung bei 286 Schichten und SK Hynix führt die Branche mit 321 Schichten an.

Der Wechsel zu 3xx bis 4xx Schichten beginnt. SemiAnalysis schätzt, dass der Anteil von Molybdän an der gesamten NAND-Produktion von einem mittleren einstelligen Prozentwert im Jahr 2025 auf etwa 30 % im Jahr 2027 steigen wird.

Drei große Hersteller setzen voll auf Molybdän

Alle wichtigen NAND-Hersteller haben bereits klar den Wechsel zur Molybdän-Technologie angekündigt, die Zeitpläne sind eindeutig:

Samsung ist Pionier – Molybdän-Wortleitungsprodukte gehen ab 2024 in die Massenfertigung.

Micron startet 2025 die Großserienproduktion auf dem ALTUS Halo von Lam Research.

SK Hynix plant, Ende 2026 einen 375-Schicht-NAND mit Molybdän-Technologie auf den Markt zu bringen.

Gerätehersteller: Über 1 Milliarde US-Dollar zusätzliches Marktpotenzial

Jeder Wechsel von Wolfram zu Molybdän erfordert neue Abscheidungsgeräte. SemiAnalysis geht davon aus, dass allein im Jahr 2027 die Verkäufe von Abscheidungsanlagen für NAND mit Molybdän mehr als 1 Milliarde US-Dollar betragen und bis 2030 – begleitet vom Wechsel bei DRAM und Logikchips – auf etwa 2 Milliarden US-Dollar jährlich wachsen werden.

Lam Research profitiert als erstes, TEL (Tokyo Electron) folgt danach; AMAT (Applied Materials), ASMI und der chinesische Gerätehersteller Naura profitieren verstärkt von der Umstellung bei DRAM und Logikchips. SemiAnalysis betont, dass detaillierte Segmentberechnungen bereits im Modell für Frontend-Geräte (WFE) enthalten sind.