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nand芯片等级采用双堆栈技术，三星第七代V NAND闪存可达176层

发布时间 : 2024-11-24

作者 : 小编

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采用双堆栈技术，三星第七代V NAND闪存可达176层

根据韩媒报道，三星在下一代闪存芯片的开发中取得重大进展，第七代V NAND闪存芯片将达到176层，并将于明年4月实现量产。这将是业界首个高于160层的高级别的NAND闪存芯片，三星将因此再次拉开与竞争对手的技术差距，维持自2002年以来一直在全球NAND闪存市场中排名第一的地位。

图片源自flickr

相比于上一代闪存，第七代闪存在堆栈上取得明显的进步。三星的第六代NAND闪存是128层，于今年6月开始量产，而第七代闪存将达到176层，尽管并没有达到其最初计划的192层，但依然有着明显的进步。

据悉，第七代NAND闪存采用了“双堆栈”技术，这是一种可以将通孔分成两部分的，以便电流通过电路的方法。过去的单堆栈只能有一部分通孔，随着堆栈层数的增多，工艺也随之改进。

今年6月，三星宣布将投资约9万亿韩元在位于韩国京畿道平泽工厂的2号线建设新的NAND闪存芯片生产设施，以扩大NAND闪存的生产线，并预计该设施将于2021年下半年投入运营。三星表示，将在新地点大规模生产尖端NAND存储芯片，可能比原计划更早开始量产第七代NAND闪存芯片。

与ARAM相比，NAND闪存是更具代表性的存储芯片，且其存储容量随着堆栈数的郑家而增加，因此堆栈的层数也被视为NAND闪存的核心竞争力。

三星一直通过减少集成电路的线宽来提高存储芯片的性能和容量，引领高级NAND闪存的开发。

自2006年以来，三星一直研究3D NAND闪存。在存储芯片的发展过程中，随着存储数据的单元变小，当线宽小于10nm时，便容易受到单元同单元之间的干扰，而3D NAND闪存能够垂直放置在平面中排列的单元，以减少单元间的干扰。这是一种通过像公寓一样垂直堆叠现有平面结构NAND来增加存储容量的方法，在业界被称之为3D NAND闪存，被三星独立命名为V NAND。

2013年，三星成功量产了世界上第一个三维单元结构的V NAND闪存，从而改变了技术范式。 当时许多人对V NAND闪存的商业化表示怀疑，不过现在所有的存储芯片公司都在展开激烈的3D NAND闪存竞争。长江存储的128层3D NAND闪存已于今年宣布量产，英特尔也有今年发布了144层3D NAND闪存，SK海力士目前处于176 4D NAND研究阶段，此外还有西部数据（Western Digital）和铠侠（Kioxia）等公司也在竞争之列。

在第一代（24层）V NAND闪存商业化之后，三星持续增加堆栈层，目前已经发展到第二代（32层）、第三代（48层）、第四代（64/72层）、第五代（92/96层）和第六代（128层）。通常更新一代，需要1到2年时间。

三星于去年8月完成128层V NAND闪存的开发，并实现量产。当时，三星宣布已经向全球PC公司提供了基于第六代NAND闪存的企业PC固态驱动器（SSD）。

在NAND闪存市场上，三星一直业界领先。去年，三星以165.17亿美元的销售额占据全球市场的35.9%，在NAND闪存市场中排名第一，持续自2002年以来的领先地位。

本文编译自：http://www.thebell.co.kr/free/content/ArticleView.asp?key=202009071240410200102827&lcode=00

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脑吧有科普：固态小知识之固态颗粒等级

最近两年可以说很多朋友都格外关心起固态来了，后台有很多朋友询问固态相关的问题，这个系列的帖子算是对后台提问的统一回复，本帖会详细说明固态颗粒的等级区分，也会提及相关产品的区分。如果大家还有别的关于固态的问题可以在评论区回复，提问较多的问题会像这样开专门的帖子出来介绍，同样后续会有固态的科普和一些底端NAND「优盘、固态之类的」制品的帖子。

首先要说固态颗粒的等级，因为黑白片之类的并不是在一个生产环节产生，所以如果要想很好的了解，还需要简单的介绍下NAND闪存的制造过程。

一、单晶硅棒

看图就可以知道，这一步基本上就将单硅晶棒子进行切割抛光使其成为比较完美的wafer「晶圆」，目前主流使用的都是12寸的晶圆 ，因为较小的晶圆出去圆外围的部分内部可供使用的die并不是很多，相对12寸可用面积较大。这里解释下，硅晶圆片称之为wafer晶圆，切割后的一小块正方体为die 。

二、光刻技术与离子刻蚀技术

这一步就是利用光刻技术与离子刻蚀技术将晶圆制作成需要的样子，这一步也是整个制造中比较核心的部分，也是顶尖科技聚集的部分，除此之外还有一些其他步骤，最终成为可用的晶圆。这一步说起来容易，但是实际是从N微米一路发展到如今的10NM左右制程，这进步是很难得的，目前国产半导体制造行业主要也是被这一步限制。

三、切割晶圆

这一步其实没什么好说，就是利用切割机进行切割，同时四周非标准形状「没办反切割出完整的方形的部分」会被回收，制作新的单硅晶棒。

四、die的筛选

这一步会对die进行筛选，也就是这一步会产生黑片，如果要说这一步其实需要分开说，因为固态颗粒和显卡处理器之类的产品不是完全一样的，这里会稍微提一下处理器和显卡之类产品的筛选。首先说明下NAND闪存。「上图颜色不同代表品质不同，工厂会进行挑选，也就产生了颗粒的等级。」

上图黑色部分就是挑走的颗粒，剩下则为较差的颗粒。

一、特挑颗粒 eSLC/eMLC/eTLC

首先会挑选一批特挑颗粒，也就是eSLC/eMLC/eTLC 「注意！！！三种颗粒本质上不同，这里只是说明这一步会产生的等级」特挑颗粒一般会给企业级的产品使用 ，我们接触到的建兴T9使用的就是eMLC颗粒而东芝A100使用的是eTLC颗粒 ，都是这一步产生。但是就特挑颗粒来说也是有等级区分的，这里就不延伸下去。

二、一般颗粒 SLC/MLC/TLC

特挑颗粒挑选过后就剩下挑选的就是一般的SLC/MLC/TLC颗粒了，也就是我们大家使用最多的，这里其实不用说太多，同样这一个等级的颗粒也可以细分等级。

三、黑片

最后剩下的就是所谓的黑片，其实某种意义上黑片也是特挑的颗粒，只不过eSLC/eMLC/eTLC挑选的是好的颗粒，这边反其道而行之挑选的是差的颗粒，黑片是原厂「制造厂」不认可的一种颗粒，在全新颗粒中是最差的一种 。具体的用途，产量这几天会上线一个新的文章，会详细介绍。

四、显卡、处理器等

其实这里很好说，显卡和处理器的体制就是一种体现，然后一些很差的die会被降级作为次级产品使用 ，举一个例子，1080的die有部分不达标，但是远不及需要彻底丢弃的程度，就会拿来降级作为1070来使用。处理器方面最典型的例子就是AMD的羿龙系列和速龙系列处理器，采用三核心设计就是屏蔽了一个核心，那一个核心就是较差的核心。还有一种方法就是降级使用，诸如I7的die不达标降级作为I5使用。

五、封装

AMD1950X处理器开盖图，4die封装在一个基板上。

成品NAND颗粒，黑色物理为树脂。

3DNAND封装示意图

HBM显存颗粒封装

首先说明，这一步会产生白片的一种，这里需要知道每一步都存在一个良品率，而这一步产生的白片就是封装过程中不达标的颗粒，品质会比较接近原厂颗粒 。然后封装其实就是将die固定到基板上 ，笔记本处理器和显卡的芯片都是裸露，台式机处理器会有铜盖保护，内存、NAND闪存等都会加以一层树脂进行封装 「就是看到的黑色的那」。

然后3D NAND颗粒相较于传统的不同之处在于3D NAND颗粒在制造中是需要将N die 叠在在一起，具体工艺更加复杂，良品率更低，好处是成本更低，目前最高为72层TLC颗粒。

这里单独说一下HBM显存颗粒的封装，目前这个颗粒只有韩国企业提供，所以所有使用HBM颗粒的显卡最终显示芯片都需要交给内存厂商进行封装，是直接封装在显示芯片边的「手机目前内存都是封装在处理器上」。

这段最后，说一点东芝所有的晶圆厂全部在日本四日县，但是封装基本都在中国大陆和台湾地区，所以东芝的标一般都会注China或者taiwan。

六、打标

英特尔原厂颗粒

这一步就是给颗粒上刻上字，每个原厂颗粒一看就知道是那家的，颗粒上会有编号一些会标注产地和制造日期等，原厂颗粒基本上都可以在官网找到编号的释义 ，而白片是不会有这些的。

七、另一种白片

这里的白片其实就是具有封装能力，但是没有制造能力的厂商所出产的颗粒 ，最典型的例子就是建兴T10使用的颗粒就是出自群联 ，由群联封装完成的，东芝也是群联的股东之一。这类排面颗粒品质不一，但是价格会低于原厂颗粒 。

八、总结

这里说一下，颗粒品质基本按eSLC/eMLC/eTLC＞SLC/MLC/TLC＞≈白片＞黑片 ，个人认为除了黑片之外其他都可以接受，相较于原厂颗粒，白片具有接近原厂颗粒的品质和较低的价格，但是也有品质较差的白片颗粒，需要大家自己辨别。

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