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氧化锆为何有“明日之星”的潜力?

目前半导体行业投资主要有两块,一个逻辑芯片,一个存储芯片,其中存储芯片的市场份额远远高于逻辑芯片。常见的存储芯片有两种:一种将DRAM,一种叫SRAM。

在1921年有人提出另外一种存储技术(FRAM),直到1993美国Ramtron成功开发出第一款具有4K存储量的FRAM。FRAM技术的优势在于可以极低的功耗来进行存储,随着便携式电子普及,这个优势越来越明显。它的主要原理是采用了一种叫做“铁电效应”的材料PZT(铅锆钛陶瓷)。它存储原理在于可以通过电压来修改剩余电场的方向,从而记录0、1,如下右图。

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PZT其实使一个很好功能材料,但是因为Pb(铅)是一种环境不友好的物质,被很多环保法令禁止使用,所以目前这个技术开发难点就是寻找一种不含铅的铁电陶瓷。通过不懈的努力,目前找到了2种有潜力的材料,一种是氧化铪,另一种就是氧化锆。这里不必深究其具体原理如何,小编只提供给大家最直接有用的信息(如何切入)。

半导体主要使用的是2维的材料,主要锆材料如下:

用于ALD的含锆的有机金属化合物,这个材料的加工工艺就有点像提纯5N氧化铝的制程一样,是由金属与有机物反应生成。目前这个化工过程最大问题就是安全性问题,一般金属有机化合物的脾气都非常暴躁。大家可以感受一下它的“不平凡”。

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用于PVD工艺氧化锆靶材。

用于涂布工艺含锆化合物,这个东西对大家就比较熟悉了,湿法生产氧化锆的过程大多数是使用锆盐与碱反应,但是再半导体中,固体中膜中对金属杂质离子的要求是非常高的,所以多数情况都会选择与ALD类似金属有机化合物来与高纯度溶剂反应生成。

为什么说这个材料是明日之星?便携式电子产品是一个大趋势,便携式是目前最大的挑战在于如何提高产品的续航能力。目前主攻的有2个方向,一个是提高电池的能量密度(KW/g),一个是要降低数据处理的功耗(W/Kb),降低功耗最先成功的案例就是当年arm 公司开发的ARM构架与intel的X86构架,台式机不存在功耗问题,所以X86几乎垄断台式机;但是因为ARM的功耗小,所以移动式处理器基本都是ARM;FRAM是一个很有希望能够进一步降低功耗的技术。FRAM技术的核心材料:氧化锆

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