232层3D闪存芯片来了：单片容量2TB，传输速度提高50%

Pine 发自 凹非寺

量子位 | 公众号 QbitAI

美光继上次抢先推出176层3D NAND后，近日又率先推出全球首款232层NAND。

△图源美光科技

说起来，跟NAND层数较劲这事儿，并不是美光一家在做。

比如美光的老对手三星，相关研究中心也聚焦在层数上：此前，三星曾抢先业界公布了第八代V-NAND的细节，堆栈层数超过200层。

所以这样“堆高高”，究竟能给芯片性能带来多大的提升？

堆栈层数就像盖楼房

层数越高，NAND闪存可具有的容量就越大。

可以做这样一个简单的比喻：

在一个人满为患的城市，这里的房地产价格昂贵，向外扩展成本很大，唯一的办法是通过增加楼层以支持不断增长的人口，这里的楼层就相当于NAND层。

同样的，停车场和一些基础设施主要位于建筑物下方，以提高空间效率，这相当于最底下的CMOS层。

将NAND的位单元阵列堆叠到更多层中，可在每平方毫米硅片上提供更多存储位，从而实现更高的密度和更低的成本。

3D NAND把解决思路从单纯提高制程工艺转变为堆叠多层，成功解决了平面NAND在增加容量的同时性能降低的问题，实现容量、速度、能效及可靠性等全方位提升。

△图源美光科技

和三星等其他竞争芯片相比，美光新的技术将每单位面积存储的比特密度提高了一倍，每平方毫米封装14.6Gb。

它的1TB芯片被捆绑在2TB的封装中，每个封装的边长都不超过一厘米，可以存储大约两周时长的4K视频。

此外，美光还对芯片的最底层进行了改进，最底下的CMOS层由逻辑和其他电路组成，这些电路负责控制读写操作以及尽可能快速有效地在芯片内外获取数据。

美光优化了其数据传输路径，降低芯片输入和输出的电容，将数据传输速率提高了50%，达到2.4Gb/s。

层数的较量

自从NAND 闪存进入3D时代，堆栈层数犹如摩天大楼一样越来越高，从最初的24/32层一路堆到了现在的176层甚至232层。

层数的较量是整个行业的竞争，三星、美光、SK海力士等企业都致力于层数的突破。

三星是NAND闪存的龙头企业，3D NAND就源于三星。

2013年，三星设计了一种垂直堆叠单元的方法，它将单元集中在单个楼层（类似高层公寓）上，这也是全球首个3D单元结构“V-NAND”，当年可以实现24层堆叠。

此后，三星不断更新技术和扩增产业线，10年间推出了7代产品，以维护自己在NAND闪存市场的地位。

2020年，三星推出了176层的第七代“V-NAND”，它采用了“双堆栈”技术，不是一次性蚀刻所有层，而是将它们分成两部分，然后一层一层堆叠。

因此，第七代V-NAND相较于与第六代的100层，其单元体积减少了35％，它可以在不增加高度的情况下将层数增加到176，同时还可以降低功耗，使效率提高16％。

不过，虽然三星曾抢先公布了第八代V-NAND的细节，称其堆栈层数会超过200层，但这回率先量产200+层闪存的却是美光。

值得一提的是，在此次美光发布的232层3D闪存芯片中，NAND的堆栈技术并不是首创，而是与三星第七代一样采用“双堆栈”技术。

也就是说，将232层分成两部分，每个部分116层，这些层的堆叠是从一个深而窄的孔开始，通过导体和绝缘体的交替层蚀刻。

然后用材料填充孔并加工形成器件的比特存储部分。蚀刻和填充穿过所有这些层的孔的能力是该技术的关键限制。

△图注：图源美光科技

目前，国产芯片企业长江存储的第三代QLC 3D NAND闪存实现了128层堆叠。

对于层数的较量，网友也抱有很乐观的态度：

增加层数几乎不会带来新的问题。

参考链接：[1] https://spectrum.ieee.org/micron-is-first-to-deliver-3d-flash-chips-with-more-than-200-layers[2] https://news.ycombinator.com/item?id=32243862[3] https://ee.ofweek.com/2021-12/ART-8320315-8110-30538953.html

— 完 —

量子位 QbitAI · 头条号签约

关注我们，第一时间获知前沿科技动态

三星第9代V-NAND闪存生产首次采用钼材料，可降低层高和延迟

今年4月，三星宣布正式量产第9代V-NAND闪存，首批生产的是1Tb（128GB）TLC 3D NAND闪存芯片，相比上一代产品，单位面积存储密度提高了约50%，同时功耗降低了10%。三星还引入了新的技术，避免单元干扰并延长单元寿命，同时取消备用通道孔大幅减少了存储单元的平面面积。

据The Elec报道，三星在第9代V-NAND闪存的生产中，在金属化工艺过程中使用了钨，另一种则使用了钼（Mo）。目前行业内使用钨来降低层高已达到极限，换成钼可将层高再降低30%至40%，而且还能降低NAND的延迟。三星决定更多地使用钼，意味着NAND材料价值链将发生一些变化。

与六氟化钨（WF6）不同，机器需要将含有钼的原材料加热到600℃，才能将其从固体转换为气体。有业内人士透露，三星已从Lam Research公司引进了5台Mo沉积机，并计划明年再引进20台设备。三星正在从Entegris和Air Liquide采购钼，而Merck也向三星提供了样品。除了三星外，SK海力士、美光和铠侠也在寻求NAND生产中采用钼材料。

相比于六氟化钨，这些含钼的材料定价是其十倍。除了NAND闪存，钼材料未来还可能应用于DRAM和逻辑芯片。不少企业都瞄准了这个新市场，正在开发对应的含钼材料，这也意味着六氟化钨市场将不可避免地萎缩。

相关问答

NAND闪存是一种比硬盘驱动器更好的存储设备,在不超过4GB的低容量应用中表现得尤为明显。随着人们持续追求功耗更低、重量更轻和性能更佳的产品,NAND被证明极具...

1emmc和nand的外观区别在于它们的封装形式和引脚数量不同。2emmc通常采用BGA封装,引脚数量较多,一般为153或169个;而nand则可以采用BGA或TSOP封装,引脚数量...

骁龙888是高通推出的一款旗舰级移动处理芯片,采用了5nm工艺制程。其性能强劲,拥有八核设计和高达1200MHz的时钟速度,支持5G网络,并且内置了Adreno660GPU图形...

酷比iplayer的主控芯片面积非常大,从上面的标识可以看出,该芯片是ARM芯片。经过联系厂家,我们得知该芯片具有一下主要特点。ARM922TDMI微处理器内核(8KB数...

2、存储器不同UFS3.0采用了全新的NAND存储器,可以降低功耗,同时还提升性能,据说断电后还可以保存数据。3、是不是感觉跟处理器上的10nm、7nm制程工艺一样,...

1、华为海思。海思半导体有限公司成立于2004年,是全球领先的Fabless半导体芯片公司。2、韦尔半导体。上海韦尔半导体股份有限公司成立于2007年,是全...上海...

闪存颗粒价格是:￥80根据用途和规格不同,闪存颗粒有很多不同的变种,今天我们主要讨论的是用于固态硬盘等存储设备中的、最为常用的NAND闪存颗粒。N...

skhynixsc311即海力士sc311是固态硬盘。NAND闪存颗粒,是闪存家族的一员,最早由日立公司于1989年研制并推向市场,由于NAND闪存颗粒有着功耗更低、价格更低和性...

除了容量变大之外,BG4系列M.2硬盘的性能提升了,读取速度可达2.2GB/s,写入速度1.7GB/s,低功耗状态的功耗低至5mW,单芯片封装的它体积非常小巧,适合各种移动...东...

三星是一家著名的电子公司,也是全球领先的闪存制造商之一。在闪存领域,三星拥有广泛的产品线,包括闪存芯片、固态硬盘(SSD)和存储卡等。三星的闪存技术在市...