新材料名为“无晶态氮化硼”，或将能够解决石墨烯与硅基半导体工艺的兼容性。
策划&撰写：韩璐 家衡
近日，三星电子宣布发现了一种全新的半导体材料“无晶态氮化硼（amorphous boron nitride，简称a-BN）”，或将“加速下一代半导体的发展”。
据悉，该材料将广泛应用于DRAM和NAND解决方案，如今在这两个细分市场，三星均稳居第一名，遥遥领先于海力士和镁光。
这次新材料的推出，三星能否再次定义存储市场呢？
新材料衍生于白色石墨烯，适用于DRAM和NAND解决方案
“无晶态氮化硼”由SAIT的研究人员与蔚山国立科学技术研究院（UNIST）以及剑桥大学合作发现，是一种基于白色石墨烯衍生而来的新材料，但不同的分子结构又让与白色石墨烯 "有独特的区别"。
首先“无晶态氮化硼”由氮和硼原子组成，其中硼原子和氮原子排列成六边形结构，但没有定型的分子结构，呈现非晶分子结构，所以可以将其与白色石墨烯区分开来。
无晶态氮化硼具有一流的超低介电常数——1.78，具有较强的电气和机械性能，可作为互连隔离材料，以减少电干扰，这在功能上与石墨烯十分相似，但特性上更加优秀。
此次合作的目的，旨在解决石墨烯与硅基半导体工艺的兼容性。研究人员在实验中发现，非晶态氮化硼能够最大限度减少电干扰，且可以在400摄氏度的低温下完成晶圆的规模生长，适用于DRAM和NAND解决方案。
SAIT副总裁兼无机材料实验室负责人朴盛俊表示，“最近，人们对2D材料及其衍生的新材料的兴趣越来越大。然而，在现有的半导体工艺中应用该材料仍存在许多挑战。”
三星能否再次定义存储市场？
众所周知，作为当今半导体行业最常用的材料，硅材料的制作工艺已经相当成熟，但硅材料的加工极限被限制到10nm线宽，当制程小于10nm，就很难制出稳定的硅产品。就目前来看，硅材料的工艺已经接近极限，所以基于现有硅半导体技术的挑战之一，就是提高集成度。
当集成度提高时，芯片可以快速处理更多信息，但电路干扰等技术问题也随之而来。
针对这个问题，业内意图找到一些材料，既能薄到原子级别，又能很好的保持半导体性质，“二维材料”也就在这个时候开始登上舞台，其中以石墨烯为典型代表。
原理上来看，二维材料的电子能带结构和三维的母体材料有很大不同，前者的电子可能具备新的物理规律，按照新的能级运动。且因为薄，其原子都暴露于表面，更容易被调控。
然而，因为石墨烯是一个零带隙的半导体，价带与导带相交，因此无法“关闭”电子流通，这让它在半导体器件领域的应用受到限制。不过基于石墨烯带来的启发，在继续研发的同时，业界也没有放弃寻找其他更多材料可能。
众所周知，存储芯片业务一直是三星的第一大利润来源。数据显示，2019年Q4三星在DRAM存储芯片市场占据44.4%份额，而在NAND Flash存储芯片市场，三星全年占有34%的市场份额，均是第一名。
围绕新材料“无晶态氮化硼”的应用，虽然三星方面并没有给出具体的应用时间，但在方向上表示，将把该材料应用于半导体，尤其是大规模服务器的下一代存储器解决方案中的DRAM和NAND方案。
就目前的存储市场来看，相比于PC市场表现的较弱和智能手机市场的平稳，服务器内存市场正在逐步提高。此前有人做出预测，全球内存需求将增长17.5%，其中基于智能手机与服务器的领域占比最大，两者相加几乎占到7成市场。
当下在手机芯片等市场，三星的地位并不容易撼动。不过在服务器存储市场，拥有服务器芯片市场先天优势的英特尔在一旁虎视眈眈，在NAND Flash市场占有一席之地，并意图将3D Xpoint技术引入内存市场。
不过，鉴于DRAM内存和NAND Flash市场已高度成熟，且成本更低，英特尔想要狙击三星并没有那么容易。此次新材料的发现，若未来能够大规模应用于旗下半导体，打破现有半导体材料规则之外，三星在存储芯片的地位也将进一步巩固。
