在长江存储科技有限责任公司位于武汉的制造基地,薄膜模组所在的厂区始终保持着高度紧凑的运行节奏。这里是3D NAND闪存制造的核心工艺环节——薄膜沉积和化学机械研磨的发生地,也是决定存储芯片性能和良率的关键战场。自2019年7月加入长江存储以来,曾海作为薄膜模组技术经理,一直站在这个战场的最前线。
2019年的长江存储,刚刚实现64层TLC 3D NAND闪存的量产,正在向128层技术发起冲击。彼时,全球NAND闪存市场由三星、SK海力士、铠侠、美光等国际巨头牢牢把控,中国存储企业的市场份额不足1%。128层及以上3D NAND的制造工艺——特别是在高深宽比结构中实现多层薄膜均匀沉积的技术——是横亘在国产存储芯片面前的一道关键门槛。长江存储工艺整合负责人朱宏斌告诉记者,"在128层堆叠的条件下,常规电镀铜工艺产生的晶圆异常空洞数量可以达到每片上千颗,这个问题不解决,良率就永远上不去,量产就是空谈。"
曾海带领薄膜模组团队,从工艺机理出发,对电镀铜缺陷的形成原因进行了系统的分析和排查。通过优化电镀液配方、调整电流密度分布和改进晶圆预处理工艺,团队逐步将异常空洞数量从每片上千颗压降至十颗以下的水平。这一突破不仅解决了当时制约128层产品量产的核心瓶颈,也为后续向更高层数(200层以上)演进奠定了工艺基础。
在薄膜沉积环节,曾海的工作同样至关重要。3D NAND闪存在垂直方向上需要交替沉积数十甚至上百层不同材料的薄膜——包括氧化硅、氮化硅、金属钨、多晶硅等——每一层薄膜的厚度均匀性、应力和界面质量都对最终芯片的性能有着直接且不可逆的影响。"从64层跳到128层,意味着同样面积的晶圆上要多沉积一倍的材料层,对沉积均匀性和应力控制的要求也几乎是翻倍的,"制造工程师夏志良解释道,"曾经理在这方面下了很大的功夫,我们后来能够直接跳过96层,从64层直接对标研发128层,和他前期的技术铺垫是分不开的。"
在曾海担任薄膜模组技术经理的数年间,长江存储的3D NAND闪存技术经历了从64层到128层再到232层的快速迭代。搭载Xtacking®架构的产品先后以性能稳定、功耗可控的优势,进入了苹果iPhone SE 3、华为Mate40系列等主流消费电子终端的供应链。公司的全球NAND市场份额从不足1%攀升至约6%,月产能从2万片级提升至10万片级。
在记者进一步了解下发现,在长江存储这样的IDM企业中,薄膜模组在各部门业务占比中高达22%,是所有技术部门中最高的。作为这个部门的技术负责人,曾海在整个3D NAND制造体系中扮演的是一个承上启下的枢纽角色——向下,他要保证每一个工艺模块的稳定运行和技术指标的达成;向上,他要为公司的产品路线图提供工艺层面的可行性和技术支撑。在128层和232层这两个关键节点的跨越过程中,他和他带领的团队所起的作用是不可替代的。"
2024年11月,曾海还作为企业代表出席了在深圳举办的MTS2025存储产业趋势研讨会,并围绕Xtacking®三维存储器薄膜工艺技术在先进NAND制造中的应用发表了主题演讲。演讲引发了与会者的广泛关注和讨论,主持人在总结时特别提到:"来自制造一线的技术视角,往往比市场端的分析更有穿透力。"
从2004年加入中芯国际开始算起,曾海在半导体制造领域已经深耕了超过二十年。在中芯国际期间,他作为首席工程师参与了从65nm到14nm FinFET多代工艺节点的技术开发,并作为发明人积累了10项中国专利,涵盖了薄膜沉积、电镀、排气系统、导电结构制造等半导体制造的关键环节。2019年转入长江存储后,他将此前积累的深厚制造经验与3D NAND的特殊工艺需求相结合,成为公司实现从技术追赶到局部领先跨越过程中的关键人物之一。
问及对自己角色的理解,曾海在采访中显得十分务实:"在这个行业,技术不会凭空出现,都是一步一步、一个指标一个指标地在产线上做出来的。我的工作就是保证我们部门的每个工艺模块都能稳定地达到设计目标,这样公司整体的产品目标才有实现的可能。"
(记者:陈思远)
