小Z聊固态:NAND闪存颗粒的打开方式
关注固态硬盘产品的各位朋友应该发现了,近来几乎各大品牌的固态硬盘产品都涨价了!虽然涨幅不算太大,但是在价格十分敏感的电子消费产业,还是十分耐人寻味的,特别是一些经典热销产品的涨价就更是让人看不懂了。
下图是笔者统计过的,从6月15日起到6月30日止,京东商城上热销的部分品牌的销量最高产品的价格变化图。通过图表可以看到,除了金士顿和浦科特旗下的两款固态硬盘在统计中没有大的变化外,其余各大品牌,诸如三星、东芝、闪迪、ocz等都有着不同幅度的涨价。
在前面几期的“小Z聊固态”中,我们知道固态硬盘最大的制造成本其实在于闪存颗粒,闪存颗粒的价格变化直接影响到固态硬盘产品的价格变化。看到这里,我想部分朋友已经可以猜到为什么此次固态硬盘产品集体涨价了。
没错,原因就和上次机械硬盘因为泰国洪水淹没大部分机械硬件加工商导致全行业涨价一样,此次三星位于西安的全球最大的NAND闪存制造厂的停电事故,影响了NAND的正常生产,再加上处于闪存颗粒生产的旺季,市场上的NAND闪存供不应求,因而出现了大范围的固态硬盘价格上扬。
那么又有人问了,“一个三星NAND闪存厂竟能影响到全行业?难道没有其他闪存厂能够替代它吗?”
今天,小Z就借着这个话题和大家一起聊聊闪存颗粒和闪存厂的那些事。
在固态硬盘领域,掌握了闪存颗粒几乎可以说就掌控了固态市场。目前,全球范围内从事NAND flash的厂商大大小小不计其数,但具有统治地位的就只有区区六家,他们分别是三星(Samsung)、东芝(Toshiba)、英特尔(intel)、海力士(SK hynix)、美光(Micron)、闪迪(SanDisk),这六家从事NAND FLASH制造的厂商几乎垄断了全球大部分的市场份额,接下来我们就一一介绍。
半导体霸主:英特尔(intel)
英特尔公司(IntelCorporation)总部位于美国加州,工程技术部和销售部以及6个芯片制造工厂位于美国俄勒冈州波特兰。
英特尔的创始人罗伯特·诺伊斯RobertNoyce和戈登·摩尔GordonMoore原本希望他们新公司的名称为两人名字的组合——MooreNoyce,但当他们去工商局登记时,却发现这个名字已经被一家连锁酒店抢先注册。不得已,他们采取了“IntegratedElectronics(集成电子)”两个单词的缩写为公司名称。现任CEO是BrianKrzanich。
英特尔公司在随着个人电脑普及,英特尔公司成为世界上最大设计和生产半导体的科技巨擘。除了为全球日益发展的计算机工业提供建筑模块,包括微处理器、芯片组、板卡、系统及软件等,公司在半导体顶层技术的研发中始终处于世界领先地位,拥有多项半导体生产专利技术,长期位列全球半导体厂商排行榜的首位。
intel早期闪存颗粒的编号信息
在固态硬盘领域,早期的英特尔自产自研的闪存颗粒,多用于自家高端产品,或是合作紧密的友商产品中,几乎很少输出。
到了中期,英特尔和美国著名的半导体厂商美光进行了深度合作,共建晶圆制造厂,并将晶圆厂中品质和纯度较高的闪存颗粒用于自家的产品,如intel 710系列就是采用的eMLC企业级颗粒,而将品质低的颗粒用于低端产品和输出到第三方,例如intel 320系列以及部分威刚、OCZ产品,在此就不一一论述了。
intel 540s采用海力士16nm闪存颗粒
到了后期,也就是现在intel几乎已经很少在中低端产品中使用自家颗粒了,会根据产品定位不同,灵活选择。例如,最新发布的针对消费级市场的INTEL 540S系列就是采用的海力士16nm闪存颗粒,而面向高性能和安全应用的SSD Pro 5400s则是采用美光和intel合资的16nm闪存。
晶圆之光:美光(Micron)
美光科技(MicronTechnology,以下简称美光科技)位于美国爱德荷州首府波伊西市,于1978年由WardParkinson、JoeParkinson、DennisWilson和DougPitman创立,1981年成立自有晶圆制造厂。
美光科技是全球最大的半导体储存及影像产品制造商之一,其主要产品包括DRAM、NAND闪存和CMOS影像传感器。美光科技先进的产品广泛应用于移动、计算机、服务、汽车、网络、安防、工业、消费类以及医疗等领域,为客户在这些多样化的终端应用提供针对性的解决方案。
在1990年代初期,美光科技成立MicronComputers(美光电脑)子公司来制造个人电脑,该公司即后来的MicronElectronics(美光电子)。
1998年亦并购了Rendition公司来制造3D加速芯片。
2002年美光卷入了内存价格操纵丑闻。
2007年3月21日首次在中国西安成立了工厂,主要生产DRAM和NAND快闪存储器。
美光flash颗粒的命名规则
在固态硬盘领域,美光和intel进行了深度合作,并于2006年在美国犹他州Lehi地区合资共建,25nm工艺闪存制造厂IMFT,而根据相关文件披露,IMFT生产的晶元,49%销售给Intel,另外51%则归美光。
除了生产闪存颗粒,美光还拥有固态硬盘生产线以及市场终端品牌英睿达。不同于intel闪存颗粒,多用于自家产品,美光的闪存颗粒因其性能稳定,深受OEM厂商热捧,并大量输出到各大OEM厂商以及各大品牌固态硬盘厂商。
自产自销:三星(Samsung)
如果说英特尔是半导体行业的绝对领路人和开创者的话,那么三星毫无疑问是最强的追逐者和竞争者。
三星电子(SamsungElectronics)作为韩国电子产品生产企业,是韩国规模最大的企业,同时也是三星集团子公司中规模最大且在国际市场处于领先地位的企业。
该公司在全世界共65个国家拥有生产和销售法人网络,员工数多达157,000人,早在2009年超越惠普(HP)跃升为世界最大的IT企业,其中LCDTV、LEDTV和半导体等产品的销售额均在世界上高居榜首。
在庞大的三星集团内部,半导体事业部可谓是打造三星帝国的一等功臣。
三星集团创始人李秉哲不顾公司众人反对,毅然决然地于1983年在日本东京正式开始进军半导体行业。对此他曾经表示,三星符合韩国缺乏资源的自然条件,只有开发高附加值、技术含量高的产品才能实现企业的第二次飞跃。
在此后的10个月内,三星电子在世界上第三个推出64KDRAM,这在国内外经济界引起强烈反响。然而,日后由于半导体价格暴跌,企业在事业之初陷入困境。尽管如此,三星的存储器半导体依然取得了长足的发展,1992年率先开发成功64MDRAM,终于在世界上确保了最强的技术实力;1993年如愿以偿地荣登存储器半导体世界第一的宝座。此后于1994年和1996年连续开发成功256M和1GDRAM,这同样拥有‘世界最先开发’的荣耀,这样,半导体逐渐成为韩国具有代表性的产业。2002年NANDFlash位居世界榜首;2006年与2007年分别在世界上率先研制成功50纳米级DRAM和30纳米级NAND等,三星电子在存储器领域的占有率超过30%,成为业界的强者。
三星750evo采用自家闪存颗粒
拥有大量的世界顶尖的半导体专利技术的三星,近些年也没有停止研发的脚步。就固态硬盘行业而言,三星是业界首个将TLC闪存颗粒运用于固态硬盘产品的厂商,同时研发出全球领先的3D-NAND闪存颗粒技术,极大的提升了闪存颗粒的实际使用容量,进一步压缩了闪存颗粒的体积,引发了闪存颗粒的又一次革命。
三星flash颗粒编号信息表
作为半导体厂商,三星也和intel一样,有着完整的闪存颗粒生产线,却都仅将颗粒运用于自家产品,三星家更是做得彻底,所有原产颗粒都不允许输出,仅装备于自家固态品牌。因而,很多关于三星闪存的具体参数信息很少见诸于网络。
闪存缔造者:东芝(Toshiba)
作为我们的邻居,韩国在闪存制造上有三星,而日本则有东芝。
东芝(TOSHIBA)是日本最大的半导体制造商,亦是第二大综合电机制造商,隶属于三井集团旗下。东芝原名东京芝浦电气株式会社,1939年由株式会社芝浦制作所和东京电气株式会社合并而成;从1875年开创至今,已经走过了133年的漫长历程。
早在80年代东芝与NEC是世界上最大的两家半导体制造商,同时东芝还是闪存存储标准SD协会的董事会成员之一,是多项规格标准的制定者和推动者,拥有着半导体闪存行业多项世界第一和生产专利,到了90年代,东芝已经成长为世界排名前5的芯片厂,在2008年东芝排名第3,仅次于英特尔和三星,但排在德州仪器和意法之前,到了今天东芝依旧在世界半导体行业、芯片制造行业有着举足轻重的作用。
具体到固态硬盘领域,东芝原厂闪存颗粒几乎占领了主流的固态硬盘市场,成为有一定实力的固态硬盘厂商首选颗粒。究其缘由,一则是东芝近百年的生产制造经验带来的严格的品控,二则是东芝乐于向外输出优质原厂闪存颗粒。
目前,几乎所有大品牌的固态硬盘厂商都使用过东芝相关型号的闪存颗粒。例如浦科特全系列M6V/M7V/M6S PLUS等产品,还有金士顿的v300/uv400,OCZ几乎全系列等。
东芝flash颗粒编号示意图
东芝flash颗粒编号示意图
东芝flash颗粒编号示意图
除了制造原厂闪存颗粒外,还有更多的二线厂商使用东芝原厂的白片颗粒,以及部分厂商使用的东芝黑片,可以说几乎所有主流固态硬盘厂商都使用过东芝制造的闪存颗粒。
同时和三星、intel一样,东芝自家也有固态硬盘终端产品,从开山之作东芝Q系列,东芝Q200,东芝Q300一直到东芝Q300 PRO,每一款源自东芝的新品都带给消费者许多惊喜。
性价比之王:海力士(SK Hynix)
闪存颗粒作为固态硬盘制造中最花费成本的核心器件,提供极高性价比的产品也是能有极大的市场。
海力士脱胎于韩国另一家半导体制造企业现代内存,并于2001年更名为海力士,2012年正式更名为SK hynix。
海力士半导体在1983年以现代电子产业有限公司成立,在1996年正式在韩国上市,1999年收购LG半导体,2001年将公司名称改为(株)海力士半导体,从现代集团分离出来。2004年10月将系统IC业务出售给花旗集团,成为专业的存储器制造商。2012年2月,韩国第三大财阀SK集团宣布收购海力士21.05%的股份从而入主这家内存大厂。
海力士半导体多年前已经在韩国制造了4条8英寸晶圆生产线和一条12英寸晶圆生产线,并在美国俄勒冈州有一条8英寸生产线。2004年及2005年全球DRAM市场占有率处于第二位,中国市场占有率处于第一位。并在世界各地有销售法人和办事处,共有员工15000人。
海力士部分flash颗粒产品编号示意图
如今的海力士半导体,一直以行业最高水平的投资效率、生产效率、销售效率,在竞争激烈的半导体行业站稳脚跟,并以快速的更新能力和极高的性价比,成为众多固态硬盘厂商欢迎的原厂颗粒提供商。
目前,intel旗下多款产品采用了海力士颗粒,例如从intel pro 2500到最新的intel 540s。同时国内许多新兴厂商都在使用有着高性价比的SK Hynix闪存颗粒,例如金泰克等。
闪存帝国:闪迪(SanDisk)
在闪存卡领域,闪迪绝对是行业的巨擘,而在固态硬盘领域,闪迪也凭借着其拥有着完整的闪存颗粒加工体系,成为固态硬盘行业的巨头之一。
SanDisk (闪迪)公司是全球最大的闪速数据存储卡产品供应商。诞生于1988年加利福尼亚帕罗奥多,该公司由非易失性存储技术领域的国际权威Harari Eli博士在1988年创立。
闪迪作为全球唯一一家有权制造和销售所有主要闪存卡格式的公司,拥有超过4900多项关于存储、闪存颗粒等相关技术的专利,并在全球各地拥有着多条闪存颗粒加工制造厂。
闪迪至尊极速系列采用闪迪颗粒
早在2005年,就和日本存储大厂东芝合作,在位于日本四日市运营处的建立起NAND flash闪存 300mm工艺的晶片制造厂,并与2011年正式投入生产。
鉴于闪迪在闪存卡拥有着全球唯一的全系列生产线,因而闪迪原厂的闪存颗粒多用于自身产品消化,并没有大规模投入市场。同时鉴于在NAND flash生产上,闪迪几乎和东芝成为一家人,许多相关产品编号信息暂时无法查询。
总结:
intel和美光、东芝和闪迪、自产自销的三星、性价比的海力士,目前市场上存在的闪存颗粒六大巨头都根据自己的实际特点,你追我赶的占领市场高地,近乎垄断了固态硬盘闪存颗粒的所有市场份额。
然而就六大品牌内部比较,由于各大品牌的侧重点不同,主攻方向的差异。在没有限定的前提下,无法区分到底谁家颗粒好,谁家颗粒烂,但是唯一具有参考意义的便是,下次选购固态硬盘的时候,有这六大厂商的品牌logo,至少要比没有品牌logo来路不明的颗粒强得多得多。
3D NAND,可以怎么玩?
相信我们都有所体会,当我们在购买苹果手机时,不同的内存大小价格也差距很大,这个内存指得就是闪存(Flash),苹果是第一家利用闪存来存储数据的公司。闪存又包括NOR Flash和NAND Flash二种,不过NOR Flash的容量较小一般为1Mb-2Gb,而NAND Flash能提供极高的单元密度,可达到高存储密度,适用于大量数据的存储,因此也是主流的闪存技术。从2018年开始,全球大多数的智能手机都已开始使用3D NAND存储芯片,不仅是智能手机,3D NAND芯片在数据中心、云、服务器、SSD、PC等领域也非常受欢迎。
在3D NAND技术推出之前,NAND闪存均为2D平面形式。2D NAND架构的原理就像是在一个有限的平面上盖平房,平房的数量越多,容量也就越大。过往存储芯片厂商将平面NAND中的单元尺寸从120nm扩展到1xnm 节点,实现了100倍的容量。不过随着单元尺寸达到14纳米的物理极限,2D结构在扩展存储容量方面有着很大的局限性(当工艺尺寸达到一定阶段之后,闪存就很容易因为电子流失而丢失其中保存的数据)。
随着2D NAND的微缩达到极限,2007年东芝(现在的铠侠)提出了3D NAND结构的技术理念,3D NAND是行业的一个创新性方向。与减少每个节点单元尺寸的平面NAND不同,3D NAND使用更宽松的工艺,大约介于30 纳米到 50 纳米之间,它通过增加垂直层数来获得更大的存储容量。因此,我们也可以看到,目前主流的存储芯片制造商均在竞相通过增加3D NAND垂直门数,以此来提高存储密度。他们已经规划了下一代3D NAND产品,包括232层/238层,甚至更大到4xx层甚至8xx层。虽说都在盖楼,但是各家盖楼所采用的架构却有所不同。
3D闪存的概念图(图源:铠侠)
架构一:V-NAND,代表厂商:三星
2013年,三星率先推出了V-NAND闪存,其中的V代表Vertical,垂直的意思,这是一种通过垂直堆叠3D空间中的穿孔连接其单元层的解决方案。三星是世界上第一家开发和商业化3D内存解决方案的公司,也为存储器行业创造了全新的范例。
2013年,三星所开发的第一个 V-NAND闪存仅有24层,目前三星的V-NAND已经发展到第八代,它共有200多层。2022年11月7日,三星宣布已开始量产具有200层以上的第八代1 TB的3D NAND (V-NAND),并计划根据消费者需求将其推向市场。 而且三星的目标是到2030年实现1000层。V-NAND闪存不断发展,每一代新的V-NAND都带来了显着的性能提升,以及更低的功耗。
三星86 Gbit 32层第二代V-NAND的横截面
在此,值得一提的是,在V-NAND 128层以前,三星的V-NAND采用的是单层蚀刻技术,它通过圆柱形通道连接电池,能够一次堆叠超过100层,并通过10亿多个孔互连。除了其创新的结构,V-NAND还采用了电荷陷阱闪存 (CTF) 技术来消除单元间干扰。通过在电池中引入非导电的氮化硅层,CTF技术使V-NAND技术免受电荷泄漏和数据损坏的影响。凭借着这一超高纵横比 (UHAR) 孔蚀刻支持的单层技术,三星一直主导着128层的3D NAND。
但是单次刻蚀最多也就到128层,因此,在 128 层设备之外,许多竞争对手采用的都是双层方法,例如美光将两个88层的结构相互堆叠,从而形成一个176层的器件;英特尔的144L 3D QLC设计已经转向了3层堆栈:48 + 48 + 48层,这种方法更容易实施。层数越少,执行HAR蚀刻步骤就越容易。
到了第七代512Gb 176层的TLC芯片,三星开始采用COP(Cell-on-Periphery)结构,后续1Tb 238L TLC产品将是第二代COP TCAT V8 V-NAND。COP结构的存储单元阵列区域位于外围设备上方,但COP结构还是有部分外围设备仍位于单元外部,这意味着必须减少单元阵列以及单元阵列下方和旁边的外围区域,来减小芯片尺寸。
各家存储厂商3D NAND不同架构的比较
(图源:techinsights)
架构二:CuA,代表厂商:美光/英特尔
美光从第一代32层3D NAND就开始采用这种在芯片的外围逻辑上构建其3D NAND阵列的方法,美光将之称为是CuA(CMOS-under-array)。该架构为容量增长、密度、性能和成本改进提供了一种扩展方法。将NAND的位单元阵列堆叠成更多层,每平方毫米硅片提供更多bit,从而实现更高的密度和更低的每bit成本。
2022年7月下旬,美光宣布了其232层3D NAND,据美光称,此232层的3D NAND实现每平方毫米最高的TLC密度(14.6 Gb/mm2)。面密度比同类TLC产品高35%到100%。据美光的信息,该3D NAND设备分成六个平面(当今市场上的许多NAND设备只有两个平面,也有的前沿设计采用四个平面分区来通道命令和数据流),以实现更高的并行度,从而提高性能。在每个芯片的基础上,增加的并行性通过支持可以同时向 NAND 设备发出更多的读写命令,提高了顺序和随机访问的读写性能。就像高速公路一样,车道越多,拥堵越少,通过给定区域的交通流量就越大。目前美光的232 层 NAND已出货。
232层,2 stack CuA NAND
(图源:美光)
英特尔和美光此前研发了FG CuA 3D NAND,在此科普一下,NAND闪存的存储单元技术大致分为浮栅(FG)技术和电荷陷阱(CT)技术。FG技术存储单元有一个栅极(浮动栅极),它在单元晶体管的控制栅极和沟道之间电浮动,通过向浮动栅极注入电荷(改变单元晶体管的阈值)来写入数据。
此前的2D NAND闪存所使用主流技术正是FG技术,不过随着NAND闪存技术从2D走向3D,除了英特尔-美光联盟外,各大厂商都放弃了FG技术,转而采用CT技术,如上文中提到的三星。采用CT技术的主要原因是CT技术在制造通孔存储器时比FG技术简单。而FG 技术因其卓越的数据保留特性、高温特性和优于CT技术的可控性而受到高度评价。
英特尔-美光联盟开发的3D NAND闪存技术共有三代,第一代是结合了32层内存通孔和TLC(3bit/cell)型多级内存的硅die,内存容量为384Gbit。第二代全面引入了CuA技术,将层数增加一倍至64 层(2个32 层堆叠)的硅芯片,并与 TLC 和 QLC(4 bit/cell)多级存储器技术相结合实现了商业化。第三代达到96层(2个48 层堆叠),存储容量与二代持平,硅面积减少至76%左右。
Intel-Micron联盟的3D NAND闪存技术
(图源:pc.watch)
Intel 第四代的144层转向自研,该NAND string首次在source和bitline之间由三层(upper deck,middle deck,lower deck和48L)组成,并为TLC和QLC设备保留了FG CuA结构。每个deck都可以分配给 QLC 或 SLC 块的任意组合,以充分受益于英特尔在存储系统中的新的block-by-deck概念。
不过英特尔已经退出了3D NAND市场,以90亿美元的价格将该业务出售给了SK海力士。
架构三:BiCS,代表厂商:铠侠/WD/SK海力士
铠侠(Kioxia)和西部数据(WD)正在联合开发名为 BiCS Flash的3D NAND。铠侠的前身是东芝,如开头所述,东芝是世界上第一个发明闪存(1987年)并且提出3D NAND技术的公司。早在Kioxia还是东芝的时候,就与SanDisk建立了闪存合作伙伴关系,后来西部数据收购了SanDisk,东芝成为了Kioxia,两家便成立了合资企业Flash Ventures(FV),成为合作伙伴。FV由WD / Kioxia各拥有50/50的份额,晶圆产能也被分成50/50的份额。
KIOXIA于2007年在学术会议上提出了BiCS FLASH™“批处理技术”的概念。据铠侠对BiCS FLASH™“批处理技术”的解释是:在BiCS FLASH™中,有一个板状电极作为控制栅(下图中的绿色板)和绝缘体交替堆叠,然后垂直于表面同时打开(冲孔)大量的孔。接下来,在板状电极中打开的孔的内部部分填充(堵塞)电荷存储膜(粉红色部分)和柱状电极(灰色部分为柱状结构)。在此条件下,板状电极与柱状电极的交点为一个存储单元。在BiCS FLASH™存储单元中,电子在穿过柱中心的电极(灰色结构)和电荷存储膜(粉红色)之间交换。这样,存储单元不是一层一层地堆叠起来,而是先堆叠板状电极,然后在它们之间开一个孔,连接电极,这样就形成了所有层的存储单元一次性降低制造成本。
BiCs的基本流程
(图源:铠侠)
2015年铠侠&西部数据推出了48层BiCS 3D NAND ,2017年为64层,2018年为96层,2020年达到112层。2021年,铠侠和西部数据宣布了他们的第六代 BiCS 3D NAND 技术,该技术有162层,这也是采用CuA概念的第一款产品。西部数据透露的路线图中显示,下一代“BiCS+”将在2023 年底推出,层数应增加到200多个。
西部数据的NAND发展路线图
(图源:西部数据)
作为全球最主要的NAND闪存公司之一,SK海力士是最后一家开发3D NAND闪存技术的公司。据Tech insights的分析,从2015年到2019年,SK Hynix陆续开发了四种类型的存储单元阵列:2015年至2016年开发的首个存储单元阵列采用类似于Kioxia开发的称为“ SP-BiCS”的单元阵列“ P-BiCS”的结构,似乎是32层;2017年其又开发了存储单元阵列的改进版本—“ DP-BiCS Gen1”,估计为48层;2018年,SK海力士开发了一种名为“ DP-BiCS Gen2”的存储单元阵列,该阵列具有将存储堆栈分为两个“层”(也称为“甲板”)的结构,估计为72层。
SK海力士的3D NAND架构发展
(图源:Tech insights)
架构四:4D PUC,代表厂商:SK海力士
2018年11月,从第四代96层3D NAND开始,SK海力士推出了新的命名法——4D PUC(Periphery Under Cell),PUC是一种将外围电路重新定位到电池底部的技术,如下图所示。尽管有这个名字,该公司并没有在四维空间中创建产品,“4”这个数字所代表的其实是一种先进性(而不是指进入第四维度)。它是3D架构变体的商品名,首批所谓的4D NAND设备提升了CTF(电荷撷取闪存)NAND阵列下的外围电路,从而在芯片上节省更多空间,并进一步降低生产成本。按照SK海力士的说法,与3D相比,4D 产品单位单元面积更小,生产效率更高。
SK海力士对4D NAND的解释
(图源:SK海力士)
98层之后,SK海力士陆续开发出128层、176层3D NAND。2022年8月,SK海力士宣布已开发出世界最高238层4D NAND闪存,也是尺寸最小的NAND,预计2023年上半年开始量产。SK 海力士目前的4D NAND技术现已被公认为行业标准。
PUC架构使得4D NAND允许在固定区域内实现高密度,减小了芯片尺寸,但缺点是堆叠技术可能在未来达到极限。SK海力士计划以多站点电池(MSC)为核心来克服这一障碍,通过微制造将现有电池分成两个较小的电池来存储数据,减少电池堆叠的数量,同时水平扩展电池密度,这也是SK海力士 4D 2.0的技术概念的核心要素之一。
架构五:Xtacking,代表厂商:长江存储
3D闪存中除了存储阵列之外这些外围电路会占据相当大的芯片面积,可以看出,上述这些存储厂商所采用的架构大多是是将外围电路放到存储单元下方。而长江存储所采取的是与其他公司完全不同的方法——Xtacking。
Xtacking技术是把存储阵列和外围电路分开来做,分别在两个独立晶圆上加工,虽然NAND闪存不适合用更先进的制程来加工,但是外围的电路却可以。两部分选用合适的工艺节点完成后,完成的内存阵列晶圆通过数十亿个垂直互连通道(VIAs)连接到外围晶圆。如下图所示,将外围电路位于内存之上,然后通过铜混合键合技术堆叠并连接它们,可实现更高的位密度。但是这种粘合技术仍然很昂贵。
图源:长江存储
总结
迄今为止,主流的3D NAND架构大抵有以上这五种:V-NAND、BiCS、CuA(COP)、4D PUC和Xtacking。然而就像盖高楼大厦一样,简单的堆层数不是最终目的,高楼不仅要高,还要保证可以通过安全高效的电梯轻松抵达,即每个存储芯片内部的V-NAND能否以更快、更高效、更省电的方式继续上升?这就非常考验各家的本领。随着NAND技术的进步,局限性也将浮出水面。
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