官宣新材料，瞄準服務器下一代解決方案，三星能否再次定義存儲市場？

新材料名為“無晶態氮化硼”，或將能夠解決石墨烯與硅基半導體工藝的兼容性。

近日，三星電子宣布發現了一種全新的半導體材料“無晶態氮化硼（amorphous boron nitride，簡稱a-BN）”，或將“加速下一代半導體的發展”。

據悉，該材料將廣泛應用于DRAM和NAND解決方案，如今在這兩個細分市場，三星均穩居第一名，遙遙領先于海力士和鎂光。

這次新材料的推出，三星能否再次定義存儲市場呢？

新材料衍生于白色石墨烯，適用于DRAM和NAND解決方案

“無晶態氮化硼”由SAIT的研究人員與蔚山國立科學技術研究院（UNIST）以及劍橋大學合作發現，是一種基于白色石墨烯衍生而來的新材料，但不同的分子結構又讓與白色石墨烯 "有獨特的區別"。

首先“無晶態氮化硼”由氮和硼原子組成，其中硼原子和氮原子排列成六邊形結構，但沒有定型的分子結構，呈現非晶分子結構，所以可以將其與白色石墨烯區分開來。

無晶態氮化硼具有一流的超低介電常數——1.78，具有較強的電氣和機械性能，可作為互連隔離材料，以減少電干擾，這在功能上與石墨烯十分相似，但特性上更加優秀。

此次合作的目的，旨在解決石墨烯與硅基半導體工藝的兼容性。研究人員在實驗中發現，非晶態氮化硼能夠最大限度減少電干擾，且可以在400攝氏度的低溫下完成晶圓的規模生長，適用于DRAM和NAND解決方案。

SAIT副總裁兼無機材料實驗室負責人樸盛俊表示，“最近，人們對2D材料及其衍生的新材料的興趣越來越大。然而，在現有的半導體工藝中應用該材料仍存在許多挑戰。”

三星能否再次定義存儲市場？

眾所周知，作為當今半導體行業最常用的材料，硅材料的制作工藝已經相當成熟，但硅材料的加工極限被限制到10nm線寬，當制程小于10nm，就很難制出穩定的硅產品。就目前來看，硅材料的工藝已經接近極限，所以基于現有硅半導體技術的挑戰之一，就是提高集成度。

當集成度提高時，芯片可以快速處理更多信息，但電路干擾等技術問題也隨之而來。

針對這個問題，業內意圖找到一些材料，既能薄到原子級別，又能很好的保持半導體性質，“二維材料”也就在這個時候開始登上舞臺，其中以石墨烯為典型代表。

原理上來看，二維材料的電子能帶結構和三維的母體材料有很大不同，前者的電子可能具備新的物理規律，按照新的能級運動。且因為薄，其原子都暴露于表面，更容易被調控。

然而，因為石墨烯是一個零帶隙的半導體，價帶與導帶相交，因此無法“關閉”電子流通，這讓它在半導體器件領域的應用受到限制。不過基于石墨烯帶來的啟發，在繼續研發的同時，業界也沒有放棄尋找其他更多材料可能。

眾所周知，存儲芯片業務一直是三星的第一大利潤來源。數據顯示，2019年Q4三星在DRAM存儲芯片市場占據44.4%份額，而在NAND Flash存儲芯片市場，三星全年占有34%的市場份額，均是第一名。

圍繞新材料“無晶態氮化硼”的應用，雖然三星方面并沒有給出具體的應用時間，但在方向上表示，將把該材料應用于半導體，尤其是大規模服務器的下一代存儲器解決方案中的DRAM和NAND方案。

就目前的存儲市場來看，相比于PC市場表現的較弱和智能手機市場的平穩，服務器內存市場正在逐步提高。此前有人做出預測，全球內存需求將增長17.5%，其中基于智能手機與服務器的領域占比最大，兩者相加幾乎占到7成市場。

當下在手機芯片等市場，三星的地位并不容易撼動。不過在服務器存儲市場，擁有服務器芯片市場先天優勢的英特爾在一旁虎視眈眈，在NAND Flash市場占有一席之地，并意圖將3D Xpoint技術引入內存市場。

不過，鑒于DRAM內存和NAND Flash市場已高度成熟，且成本更低，英特爾想要狙擊三星并沒有那么容易。此次新材料的發現，若未來能夠大規模應用于旗下半導體，打破現有半導體材料規則之外，三星在存儲芯片的地位也將進一步鞏固。

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