CXMT, DRAM transistörlerinde geleneksel silikon tabanlı yalıtkanların yerine hafniyum oksit kullanan High-k Metal Gate (HKMG) teknolojisini uygulamaya başladı. Akım sızıntısını sınırlayan bu değişiklik, şirketin 1a DRAM üretim sürecine ve daha ileri düğümlere geçebilmesi açısından önemli bir teknik adım olarak değerlendiriliyor.
Yarı iletken bileşenler nanometre ölçeğinde küçüldükçe standart silikon dioksit yalıtım katmanları da inceliyor. Belirli bir seviyeden sonra elektrik akımı, kuantum tünelleme nedeniyle bu katmanların içinden sızabiliyor. Bu durum hem enerji kaybına ve ek ısı oluşumuna yol açıyor hem de üretim süreçlerinin daha küçük ölçeklere taşınmasını zorlaştırıyor.
HKMG teknolojisi, silikon dioksit yerine hafniyum oksit gibi dielektrik sabiti yüksek bir malzeme kullanarak bu sınırlamayı aşmayı amaçlıyor. Dielektrik sabiti, bir malzemenin elektriksel yalıtım kapasitesini ifade ediyor. Hafniyum oksidin bu alandaki değeri silikon dioksitten daha yüksek olduğu için aynı voltaj altında daha fazla yük depolanabiliyor. Böylece DRAM bileşenlerinin daha küçük ölçekte üretilebilmesinin önü açılıyor.
Teknolojide yalnızca yalıtım malzemesi değişmiyor. Eski polisilikon kapı elektrodu da özel metal katmanlarla değiştiriliyor. Bu yaklaşım, transistör verimliliğini düşüren “polisilikon tükenmesi” etkisini ortadan kaldırıyor.
G4 ve LPDDR5X üretiminde HKMG dönemi
DRAM dizileri, her birinde anahtar görevi gören bir transistör ile elektrik yükünü saklayan bir kapasitör bulunan milyarlarca küçük hücreden oluşuyor. HKMG, bu hücrelerdeki akım sızıntısını ve buna bağlı ısı kaybını azaltırken enerji verimliliğini de artırıyor. Metal kapılar transistörlerin durumlar arasında daha hızlı geçiş yapabilmesini sağladığından daha yüksek çalışma hızlarına da zemin hazırlıyor.
CXMT'nin HKMG teknolojisini 1z düğümünde olduğu değerlendirilen G4 DRAM sürecinde ve LPDDR5X ürünlerinde uyguladığı belirtiliyor. Bu kullanım, şirketin daha gelişmiş 1a düğümüne geçiş hazırlığı yaptığına işaret ediyor. CXMT ayrıca yeni nesil 15 nanometre G5 DRAM üretim sürecini geliştiriyor.
Şirketin HBM çalışmalarında da farklı aşamalara ulaştığı aktarılıyor. Üçüncü nesil HBM olarak tanımlanan HBM2E, 18 nanometre G3 DRAM süreciyle risk üretimi aşamasında bulunuyor. HBM3 örnekleri ise G4 süreci üzerinden müşterilere sunuluyor. CXMT'nin DDR6 bellek yongaları da araştırma ve geliştirme doğrulamasını tamamlamış durumda.
Üretim kapasitesinde hızlı büyüme planı
Samsung, SK hynix ve Micron ise 10 nanometrenin altındaki yeni nesil D0a düğümüne yöneliyor. Bu üreticiler aynı zamanda bellek hücrelerinin dikey biçimde yerleştirildiği 3D DRAM ile 4F² mimarisi üzerinde çalışıyor. 4F² tasarımında bir hücredeki transistör ve kapasitör yatay yerine dikey istifleniyor. Hücrenin yüzey alanı, minimum özellik boyutunun karesinin dört katına indiriliyor ve yapı iki bit hattı ile iki kelime hattından oluşuyor.
CXMT'nin halen ayda yaklaşık 200 bin plaka olan üretim kapasitesini yıl sonuna kadar 300 bine çıkarmayı hedeflediği belirtiliyor. Bunun yaklaşık 50 bin plakaya karşılık gelen bölümü HBM üretimine ayrılacak. Şanghay ve Hefei'de inşa edilen iki yeni fabrikanın devreye alınmasıyla toplam kapasitenin ayda 600 bin plakaya ulaşması planlanıyor.
Üretim hacmindeki büyümenin CXMT'yi 2030 yılında Micron'un önüne taşıyabileceği değerlendiriliyor. Şirketin kapasitesinin 2026 ile 2031 arasında her yıl ayda yaklaşık 100 bin plaka artması ve 2031'de toplam aylık 800 bin plaka seviyesine ulaşması öngörülüyor.
