當半導體產業還在為幾奈米的微縮競賽吵得不可開交,NAND快閃記憶體的世界已經默默玩起「疊疊樂」。只是,當這座樂高塔疊到300層高時,長期使用的鎢材料開始「腳軟」了。電阻過高、漏電、填充困難——三大瓶頸同時湧現,逼得整個產業必須做出一個關鍵決定:換材料。而這個決定,正悄悄掀開記憶體產業十年來最重要的材料變革。
垂直堆疊的極限:鎢的「三座大山」
大約十年前,NAND產業就停止水平方向的微縮競賽,轉而往垂直方向發展,靠堆疊層數來提升儲存密度。這個策略確實有效,我們也看到層數從兩位數一路飆升。但當層數突破300層大關,原本好用的鎢製字元線(word line)開始出現一些「尷尬」的毛病。
研究機構SemiAnalysis在X平台上點出三大核心問題:電阻過高、含氟製程造成漏電、超深孔填充困難。這三個問題環環相扣,簡單來說,當你把孔挖得又深又窄,鎢材料在裡頭的表現就不太稱職了。電阻高,讀寫速度就慢;含氟製程帶來的漏電問題,對記憶體這種講究穩定性的產品來說,更是致命傷。
SemiAnalysis在2026年8月23日的分析中指出,當3D NAND堆疊層數突破約300層時,鎢製程的物理極限已經清楚浮現。這不是材料科學家杞人憂天,而是量產線上實際遇到的良率瓶頸。
鉬的逆襲:從選項變成必須
話說回來,材料科學的有趣之處就在這裡——東邊不亮西邊亮。當鎢顯得力不從心,鉬(Molybdenum)這個原本只是製程優化選項的金屬,突然被推到舞台中央。
為什麼是鉬?SemiAnalysis的報告點出幾個關鍵優勢:在奈米尺度下,鉬的電阻比鎢更低,代表讀寫速度有機會提升;更重要的是,鉬可以採用無氟製程,直接解決鎢製程最頭痛的漏電問題。而且在高深寬比的結構中,鉬的填充表現也明顯勝出。
數字會說話。鎧俠與威騰電子(WD)公布的測試數據相當驚人:無氟鉬製程可以將漏電失效率降到鎢製程的百分之一,而且在相同矽體積下,位元密度還能提高超過16.3%。這種程度的改善,已經不是「微調」可以形容,而是製程技術的階梯式躍進。
賽局已經開打:誰跑在最前面?
回到市場面,目前幾家主要NAND廠商的競爭態勢相當明確。根據SemiAnalysis掌握的資訊,鎧俠與SanDisk目前停留在218層,美光276層、三星286層,而SK海力士以321層暫時領先,更計畫在年底前推出375層產品。很明顯,頭段班的競爭已經全面跨越300層門檻,而這場競賽正朝著400層以上推進。
這也帶出一個殘酷的事實:誰先搞定鉬製程,誰就能在下一代產品中拉開差距。換句話說,這不僅是材料轉換,更是一場量產技術的軍備競賽。
從產業面來看,這個材料轉型的時間點其實相當巧妙。集邦科技統計,前五大NAND品牌廠今年第二季合計營收達688.7億美元、季增77%,產業正處於景氣高峰。充裕的現金流讓業者更有本錢投入新設備與製程開發,這或許是這波升級能順利推展的關鍵催化劑。如果放在景氣谷底,恐怕沒有幾家廠商敢這麼大膽地換材料。
設備商的新戰場:沉積設備需求大爆發
材料換了,設備當然也得跟著換。SemiAnalysis預估,鉬製程占NAND總產能比重,將從去年的中個位數快速飆升到2027年的約30%。這個成長曲線相當陡峭,背後對應的是沉積設備市場的爆發。
數字上來看,相關沉積設備市場明年可望突破10億美元,2030年進一步成長到每年約20億美元。誰會是這波商機的贏家?科林研發(Lam Research)因為率先推出可量產的鉬原子層沉積(ALD)設備,被點名將搶得先機。東京威力科創、應材、ASMI,以及中國的北方華創,則可能在後續的DRAM與邏輯晶片材料轉型中跟著受惠。
這告訴我們一件事:鉬的商機不會只停留在NAND,而是可能向外擴散到其他半導體領域。現在卡到位子的設備商,等於提前預約了未來幾年的成長動能。
中國對手的追趕壓力
在這場競賽中,有一個名字值得注意,但現階段還不是威脅——長江存儲。母公司長存集團的科創板IPO申請已獲受理,擬募資人民幣330億元,顯然正在積極籌措銀彈。但現實是,其NAND堆疊技術目前尚未進入300層以上的競爭行列,不論在技術節點還是產能規模上,都還面臨不小的追趕壓力。
說穿了,這波材料轉型對技術領先者來說是鞏固優勢的契機,對落後者而言則是拉大差距的變數。誰能在鉬製程上跑得快,誰就能在下一輪的市占率競爭中掌握更多主動權。
編輯觀點:不只是換材料,是整個賽道的重新洗牌
如果往後推演三到五年,這次的鎢轉鉬很可能被視為NAND產業史上一個關鍵的轉折點。它不只是材料替換,更象徵著「垂直堆疊」這個路線在物理極限前的一次強迫升級。對投資人來說,設備供應鏈的受惠順序很明確:先看ALD設備龍頭科林研發,再觀察後續跟進的業者;對一般消費者而言,這代表著未來SSD可能在同樣價格下獲得更高容量與更快速度。不過,產業景氣循環仍是最大的變數——現在的高營收能否持續支撐這一波資本支出,恐怕是接下來兩季最需要緊盯的指標。
接下來呢?兩個觀察指標
首先,SK海力士年底的375層產品能否順利量產,將是鉬製程成熟度的第一張成績單。如果良率表現不錯,整個產業的轉換速度只會更快。其次,美光與三星何時宣布跟進鉬製程、以及採用哪種設備方案,將直接影響設備市場的競爭格局。
這波材料轉型的戲還沒演完,真正的精彩之處,在於它如何重新定義記憶體產業的成本結構與技術門檻。而我們,正站在這個轉折點上。
本文改寫整理自公開新聞來源,原始報導由自由時報發布。
常見問題 FAQ
鉬取代鎢對一般消費者有什麼影響?
對消費者來說最直接的影響是SSD固態硬碟的性價比將持續提升。鉬製程能在相同矽晶片面積下提高超過16%的儲存密度,代表未來你可能用同樣的價錢買到更大容量、讀寫速度更快的SSD,或者相同容量下價格更有競爭力。
哪些設備廠商最可能在這一波材料轉型中受惠?
科林研發因為率先推出可量產的鉬原子層沉積設備,目前被認為最具先發優勢。東京威力科創、應材、ASMI及中國的北方華創則被點名有機會在後續DRAM與邏輯晶片的材料轉型中跟進受惠。
長江存儲在這場300層NAND競賽中處於什麼位置?
長江存儲的NAND堆疊技術目前尚未進入300層以上競爭行列,在技術節點與產能規模上都還落後於SK海力士、美光、三星等頭段班業者。雖然母公司長存集團正積極推動科創板IPO募資,但短期內仍面臨明顯的追趕壓力。
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