Peneliti Kembangkan Proses Baru untuk Penyimpanan Data yang Lebih Padat
Para peneliti sedang mendalami proses manufaktur untuk menyimpan lebih banyak data dalam perangkat elektronik yang lebih kecil. Upaya ini dilakukan dengan mengembangkan pendekatan baru dalam pembuatan memori digital pada skala atomik. Sebuah kemitraan publik-swasta saat ini berfokus pada pengembangan proses manufaktur ideal untuk memori flash 3D NAND (3-Dimensional Not-AND), yang menumpuk data secara vertikal untuk meningkatkan kepadatan penyimpanan. Riset ini bertujuan untuk menjawab peningkatan permintaan akan penyimpanan data yang lebih padat dalam perangkat elektronik modern.
Memori flash 3D NAND (3-Dimensional Not-AND) adalah jenis penyimpanan data non-volatil yang umum digunakan dalam kartu memori, thumb drive (diska kilas USB), komputer, dan ponsel. Memori digital menyimpan informasi dalam unit yang disebut sel, yang dapat berada dalam kondisi hidup atau mati (on or off). Memori flash 3D NAND (3-Dimensional Not-AND) menumpuk sel-sel memori secara vertikal untuk menampung lebih banyak data dalam ruang yang lebih kecil.
Igor Kaganovich, seorang fisikawan peneliti utama di PPPL (Princeton Plasma Physics Laboratory atau Laboratorium Fisika Plasma Princeton), menekankan bahwa peningkatan kepadatan memori akan menjadi sangat penting seiring dengan pertumbuhan kebutuhan data akibat adopsi AI (Artificial Intelligence atau Kecerdasan Buatan). Penelitian ini merupakan langkah penting dalam memperoleh pemahaman yang lebih baik tentang proses manufaktur semikonduktor untuk semua pihak. Kaganovich menambahkan bahwa riset ini menunjukkan bagaimana para ilmuwan di industri, akademisi, dan laboratorium nasional dapat bekerja sama untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan penting di bidang mikroelektronika.
Proses Etching (Pengukiran) Berbasis Plasma Baru Tingkatkan Manufaktur 3D NAND (3-Dimensional Not-AND)
Sebuah terobosan baru dalam proses etching (pengukiran) berbasis plasma berpotensi menghasilkan penyimpanan data yang lebih padat pada ponsel, kamera, dan komputer. Penelitian ini melibatkan simulasi dan eksperimen yang dilakukan oleh para ilmuwan dari Lam Research, University of Colorado Boulder, dan PPPL (Princeton Plasma Physics Laboratory atau Laboratorium Fisika Plasma Princeton).
Dalam pembuatan tumpukan memori 3D NAND (3-Dimensional Not-AND), langkah krusialnya adalah mengukir lubang ke dalam lapisan-lapisan silikon oksida dan silikon nitrida secara bergantian menggunakan plasma. Menurut studi yang diterbitkan dalam Journal of Vacuum Science & Technology A, lubang-lubang sempit dan dalam yang dibutuhkan untuk jenis memori ini dapat di-etch (ukir) dua kali lebih cepat dengan plasma yang tepat dan bahan-bahan kunci lainnya. Kemajuan dalam 3D NAND (3-Dimensional Not-AND) telah mendorong desain chip (cip) melampaui 200 lapisan, dan perusahaan-perusahaan kini mengincar teknologi 400 lapisan untuk semakin meningkatkan kepadatan penyimpanan.
Para peneliti memiliki tujuan untuk menyempurnakan cara pembuatan lubang-lubang ini, memastikan setiap lubang memiliki kedalaman, kesempitan, dan vertikalitas yang presisi, serta sisi-sisi yang halus. Untuk menampung lebih banyak gigabyte (satuan informasi digital) dalam ruang yang lebih kecil, para produsen telah mulai menumpuk sel-sel memori secara vertikal dalam proses yang dikenal sebagai 3D NAND (3-Dimensional Not-AND).
Teknik Plasma Cryogenic Hydrogen Fluoride (Hidrogen Fluorida Krio) Gandakan Tingkat Etching (Pengukiran)
Para peneliti telah berhasil mengembangkan teknik plasma cryogenic hydrogen fluoride (hidrogen fluorida krio) yang mampu menggandakan tingkat etching (pengukiran) dalam proses manufaktur chip (cip) memori flash 3D NAND (3-Dimensional Not-AND). Salah satu inovasi terbaru dalam teknik ini adalah menjaga wafer (lempeng silikon) pada suhu rendah, yang dikenal sebagai cryo etching (pengukiran krio).
Hasilnya sungguh menggembirakan, cryo etching (pengukiran krio) dengan plasma hydrogen fluoride (hidrogen fluorida) menunjukkan peningkatan signifikan dalam tingkat etching (pengukiran) dibandingkan dengan proses cryo-etch (pengukiran krio) sebelumnya. Dalam serangkaian eksperimen, tingkat etching (pengukiran) terbukti lebih dari dua kali lipat, meningkat dari 310 nanometer per menit dengan metode lama menjadi 640 nm/menit dengan pendekatan baru ini. Lebih menarik lagi, mereka juga menemukan bahwa lubang-lubang yang di-etch (ukir) menjadi lebih bersih dan berkualitas.
Tidak hanya itu, penemuan penting lainnya adalah peran phosphorus trifluoride (fosfor trifluorida) yang bertindak sebagai “nitrous boost” (pendorong nitro) untuk etching (pengukiran) silicon dioxide (silikon dioksida), bahkan mampu melipatgandakan tingkatnya hingga empat kali lipat. Selain itu, meskipun ammonium fluorosilicate (amonium fluorosilikat) yang terbentuk selama proses etching (pengukiran) dapat memperlambat laju pengukiran, efek ini dapat diatasi dengan penambahan air. Air berperan dalam melemahkan ikatan ammonium fluorosilicate (amonium fluorosilikat), yang pada akhirnya justru mempercepat proses etching (pengukiran). Kombinasi inovasi ini membuka jalan bagi produksi memori flash 3D NAND (3-Dimensional Not-AND) yang lebih efisien dan berkinerja tinggi.