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Memorie NAND a 128 layer, il primo grande successo dell’industria cinese dei semiconduttori

Immagine: YMTC (Yangtze Memory Technologies Company)

L’avvio della produzione in volumi da parte della cinese YMTC delle memorie NAND a 128 layer rappresenta il primo significativo successo dello sforzo cinese per creare una forte industria nazionale dei semiconduttori in grado di competere con i più importanti player globali e garantire l’autosufficienza al paese in un settore di vitale importanza.

Quando, alcuni mesi fa, YMTC (Yangtze Memory Technologies Company) annunciò di aver realizzato i primi campioni di una memoria NAND A 128 layer sfruttando l’architettura proprietaria Xtacking, la notizia passò quasi inosservata. Evidentemente la maggior parte degli analisti e degli addetti ai lavori pensarono che tra quell’annuncio e l’avvio della produzione su larga scala sarebbe passato molto più tempo.

Ora, la conferma che le memorie sono già in mass production, ha suscitato un enorme clamore per le ricadute che questo fatto probabilmente avrà sul mercato globale delle memorie, e non solo.

È la prima volta, infatti, che un semiconduttore progettato e realizzato per intero in Cina è in grado di competere con i prodotti più avanzato dell’industria mondiale. In questo settore le memorie NAND più performanti (prodotte da Samsung, Micron e SK Hynix) utilizzano l’architettura a 176 layer, ma in termini temporali il periodo che è servito per passare dalla tecnologia a 128 layer a quella a 176 layer è stato di appena 12-15 mesi. Ciò significa che servirà poco più di un anno a YMTC per sviluppare NAND a 176 layer e riuscire a competere con i principali player globali anche nel settore delle memorie più avanzate.

Ma i motivi di tanto clamore non finiscono qui.

I primi test sulle nuove NAND a 128 strati di YMTC dimostrano che dal punto di vista delle prestazioni questi dispositivi non hanno nulla da invidiare alle memorie di Micron o Samsung con, ad esempio, una densità per millimetro quadro che è la migliore in assoluto (8,47 Gb/mm2).

Bisogna anche considerare che la vera sfida di mercato tra i produttori mondiali si gioca in questo momento proprio sul terreno delle memorie a 128 layer, le più diffuse sul mercato, grazie al migliore rapporto prezzo/prestazioni rispetto ai modelli a 176 layer.

C’è da osservare, infine, che la capacità produttiva di YMTC (gli impianti si trovano a Whuan, la città da dove è partito il COVID-19) sta crescendo rapidamente, con un primo impianto da 100 mila wafer 12”/mese già in funzione e con altri tre fab in fase di costruzione o progettazione. Risolto il problema tecnologico, dovrebbe essere relativamente semplice per YMTC realizzare altri stabilimenti, fotocopie del primo, compatibilmente con i tempi di consegna degli impianti necessari alla produzione che, per la maggior parte, provengono dall’estero (USA e Giappone in particolare). A tale proposito, va detto che in questo caso le attrezzature utilizzate non sono soggette all’embargo degli Stati Uniti per cui YMTC non ha nulla da temere sotto questo punto di vista.

Insomma, una vera e propria bomba, destinata a stravolgere il mercato mondiale delle memorie NAND, con alcuni analisti che prevedono che l’azienda cinese possa conquistare rapidamente una fetta di mercato del 6-8%. Non male per una società che è stata fondata nel 2016.

Ma la vera notizia è che la Cina potrà raggiungere l’autosufficienza nella fornitura di memorie NAND entro il 2025 e che, finalmente (dal punto di vista cinese, ovviamente), per la prima volta gli ingenti investimenti pubblici profusi nell’industria dei semiconduttori avranno prodotto i risultati sperati. Ricordiamo che l’ultimo piano quinquennale prevede che la produzione nazionale di semiconduttori raggiunga il 70% del fabbisogno interno entro il 2025. Se in passato i piani di sviluppo cinese in questo settore erano falliti, questa volta le cose potrebbero andare diversamente.

Per il mercato mondiale delle memorie e dei semiconduttori, dunque, potrebbe iniziare un periodo di forti turbolenze, mentre la possibilità di raggiungere l’autosufficienza in questo settore potrebbe rinvigorire le politiche planetarie di egemonia commerciale (e non solo) del gigante cinese.

Un’ultima considerazione riguarda proprio le politiche commerciali della Cina che, nell’ipotesi dell’autosufficienza in uno o più settori dell’industria dei semiconduttori,  potrebbero essere caratterizzate da fenomeni di dumping, per cercare di conquistare maggiori quote di mercato anche all’estero, come è già successo alcuni anni fa con i pannelli fotovoltaici, quando la Cina annientò – con una politica di prezzi stracciati – la concorrenza, conquistando il dominio del mercato mondiale. Questo timore è stato sollevato da più di un osservatore.

Per quanto riguarda gli aspetti tecnici, il sito TechInsghts fa un’analisi approfondita delle caratteristiche della nuova NAND YMTC a 128 livelli, confermando come le prestazioni riscontrate corrispondano esattamente a quanto specificato dal produttore cinese. Gli aspetti più significativi sono riportati nella seguente tabella:

Credito: TechInsights

L’efficienza dell’array e la densità dei bit di memoria della nuova NAND di YMTC sono sicuramente superiori rispetto alle NAND 3D convenzionali quali Samsung 128L V-NAND, Kioxia/Western Digital 112L BiCS5, Micron 128L CuA CTF e SK Hynix 128L 4D PUC.
Ad esempio, la densità di bit del die YMTC 128L 512 Gb è di 8,47 Gb/mm2, superiore al die Samsung 128L 512 Gb (6,91 Gb/mm2).

L’elevata densità deriva dalla innovativa architettura proprietaria Xtacking che tiene conto del fatto che, nelle NAND, le periferiche e l’array di memoria hanno requisiti costruttivi molto diversi. La loro fabbricazione sullo stesso wafer introduce necessita di alcuni compromessi o richiede più tempo per l’integrazione, mentre l’architettura Xtacking prevede l’impiego di due wafer separati che, successivamente, vengono impilati l’uno sull’altro.

Immagine: YMTC (Yangtze Memory Technologies Company)

Nel caso di Micron, SK Hynix, Intel, Samsung e Kioxia/Western Digital, l’array e le periferiche sono realizzate sullo stesso pezzetto di silicio, soluzione che consente vantaggi in termine di costi ma limita lo sviluppo e l’espansione di nuovi nodi di processo.

La velocità con cui YTMC è riuscita a realizzare la sua NAND a 128 layer dipende probabilmente proprio dall’architettura utilizzata, una tecnologia che consentirà alla società cinese di raggiungere presto ulteriori traguardi e di impensierire sempre di più i leader globali del settore.