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先进DRAM制程中氦气用量如何变化?

2026-07-31 777

先进DRAM制程的迭代,正在持续重构上游氦气的消耗逻辑。从成熟制程到10nm以下节点,氦气的应用场景早已脱离最初仅用于低温冷却的单一属性,逐步渗透到光刻、刻蚀、薄膜沉积等核心工艺环节,单位晶圆的氦气用量呈现出非线性攀升的特征。

在28nm及以上的成熟DRAM产线中,氦气主要作为深紫外光刻机的介质冷却工质,单块12英寸晶圆的对应消耗量基本维持在较低区间,此时产线的氦气消耗更多集中在配套的低温测试环节,整体用量对上游气体供应商的产能波动并不敏感。当制程演进到10nm到7nm节点,DRAM存储单元的堆叠密度大幅提升,刻蚀环节需要更稳定的惰性气体环境避免硅片表面被杂质污染,同时极紫外光刻机的引入进一步拉高了冷却系统的氦气基础排量,单晶圆的氦气消耗已经较28nm阶段实现数倍增长。

进入1anm及更先进的DRAM制程节点,氦气的用量增长曲线再次出现陡峭化特征。这一代制程为了平衡存储单元的读写速度与功耗,会采用更多的低温沉积工艺来制备高介电常数薄膜,这类工艺对环境温度的控制精度要求达到毫开尔文级别,只有氦气优异的导热性和化学惰性能够满足严苛的工艺标准,同时先进节点的晶圆良率测试环节需要在极低温环境下完成电学性能校验,进一步放大了单块晶圆的氦气消耗规模。

值得注意的是,当前主流DRAM厂商正在推进的氦气回收循环系统,并没有抵消制程迭代带来的用量增长。虽然成熟制程产线的氦气回收率已经可以达到较高水平,但先进制程对氦气纯度的要求提升至99.9999%以上,回收提纯的工艺复杂度大幅提升,反而会在循环环节产生额外的氦气损耗。同时随着全球主要DRAM产能持续向先进节点倾斜,整体行业的氦气需求增速已经连续多年超过DRAM产能的扩张速度,成为驱动工业气体市场需求增长的核心细分赛道。

这种用量变化也在悄悄改变产业链的协作模式,此前DRAM厂商与氦气供应商的合作多采用年度框架协议模式,而近年头部厂商已经开始与上游资源方签订长期锁量协议,提前锁定未来数年的氦气供应配额,本质上也是对先进制程氦气消耗持续攀升趋势的直接响应。

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