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并口nand逻辑芯片 28纳米逻辑芯片及3D NAND，哪个更适合中国当下发展？

发布时间 : 2024-10-06

作者 : 小编

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28纳米逻辑芯片及3D NAND，哪个更适合中国当下发展？

近日中国半导体业最引人关注的爆炸性新闻是武汉新芯计划2018年量产48层3D NAND，及它投资240亿美元的计划。

中国上马存储器芯片制造酝酿己久，众说纷纭，有附和者，也有人表示担心。因为工艺技术等问题很多，担心是完全正常的。

目前3D NAND三星走在前列，它的第三代3D NAND去年已开始48层，256GB量产。

3D NAND在制造中有许多新的复杂的工艺。平面NAND中主要与先进的光刻工艺相关。相比较3D NAND制造中使用成熟工艺制程40nm-20nm。3D NAND制造中更大的挑战是由先进图形引成转向淀积与腐蚀。另外，采用芯片减薄后的堆叠方法，目前的估计最多可达128层。尽管3D NAND前景看好，但是与平面NAND相比要跨过成本平衡点，最快可能在今年的64层，或者更多。

此次中国政府层面敢下决心投入巨资，让全球业界震惊。因为存储器与CPU有很大的不同，它的成功依赖于决心，需要持续的投资以及忍受可能长时间的亏损，所以它不太适合于民营资本去博弈。对于中国存储器产业，敢于去“赌”,就有成功的希望。

为什么武汉新芯会选择3D NAND芯片，而不是逻辑芯片作为突破口呢？

因为全球3D NAND除了三星己经量产之外，其它如SK海力士、东芝及美光都要等上几个季度之后。

而新芯在中科院微电子所等合作帮助下己经做成9层3D NAND的样品，非常有信心在2018年实现48层的量产，这样与三星之间也就差距在3-4年。

而如果做逻辑芯片，台积电在2011年Q4开始量产28纳米，等到2018年新芯也实现量产28纳米时，台积电的设备大部分折旧己经完成，假设那时的28纳米芯片在成品率及功能方面与台积电的完全相同，因为巨大的折旧负担在成本上至少差30%以上，所以可能胜算就很小。

而做3D NAND，估计可以多出几年时间让我们可以追赶。另外，未来中国在大数据、云计算等推动下数据中心市场会大幅增加，因此国内市场的需求也是选择生产NAND闪存的原因之一。

另外，全球28纳米逻辑芯片的市场约100亿美元，台积电一家市场份额就达到80%。从2016 Q1数据来看，它的28纳米产品占其销售额30%，约为20亿美元。随着手机处理器芯片等产品的功能提升，逻辑芯片制程上会向14纳米及以下挺进，预估全球28纳米市场会有所下降。

显然中芯国际己在2015年Q4开始28纳米逻辑芯片的量产，目前正在量产爬坡之中，它的目标是28纳米占今年Q4销售额的10%，预计该季出货片量应该可达约20000片，即每月出货有7000片。

所以28纳米逻辑芯片工艺及48层 3D NAND是两个“拦路虎“，它们都是中国芯片制造业前进路上的十分重要节点，它们的量产水平直接可用来衡量中国芯片制造业的水平以及差距的逐步缩小。

原文作者：莫大康

我们熟知的NAND闪存，还有个“双胞胎兄弟”

【IT168 评论】无论消费者还是企业机构，大多数人在谈到闪存时，首先想到的就是NAND闪存。从一定的现实意义上来讲，NAND闪存可以说已经成为固态硬盘的代名词。基于块寻址结构和高密度，使其成为磁盘的完美替代品。

　　NOR闪存是另一种与NAND不同的闪存类型，它具有不同的设计拓扑结构，某些特定的应用场景下更为适合。在比较NAND和NOR闪存在不同应用中的相对优势和适用性之前，检查其结构差异是很重要的。

　　NAND闪存产品是当今已经达到高水准的存储芯片，是当前市面上嵌入式以及独立式SSD的主要原材料。多层单元(MLC)技术和3D制造工艺的结合，将NAND存储单元垂直蚀刻到硅衬底上，使存储密度和NAND芯片容量呈几何级增长。

　　NAND与NOR电路基础

　　尽管NAND闪存是这两种非易失性内存技术中相对流行的一种，但NAND和NOR都是由同一名东芝公司的工程师在上世纪80年代中期发明的。要理解这两个种类的区别和命名，需要简要回顾一下逻辑门的基础知识。

　　NAND和NOR分别涉及到布尔逻辑函数中的逻辑“和”（and）以及“或”（or）。如下所示，NAND和NOR都生成响应两个二进制输入的输出。

响应两个二进制输入的NAND和NOR输出

　　NAND和NOR逻辑门仅仅为它们各自的功能实现了上面这个真值表。

　　NAND门在概念上是作为AND门实现的——当两个输入都是1时输出1——后面跟着一个NOT门，这是一个逻辑反转。相应的，NOR门在概念上是一个OR门——有任何一个输入是1时输出1，然后是NOT门，这是一个逻辑倒装。

　　布尔逻辑的背景对于理解NAND和NOR闪存至关重要，因为闪存单元被连接到一个行和列的数组中。在NAND闪存中，一组中的所有单元(通常是一个字节的倍数，取决于芯片的大小)共享一条位线，并以串行方式连接每个单元，每个单元连接到一个单独的字行。同一字行连接一个内存块中的多个字节，通常为4 KB到16 KB。因此，只有当所有的字线都是高或单状态时，位线才会降低或变为零状态，这实际上将内存组转换为一个多输入NAND门。

　　与此相反，NOR闪存并行组织位线的方式是，当位线和字线都处于低或零状态时，内存单元只保持高或单状态。

　　NAND单元的串联结构使得它们可以通过导电层(或掺杂层)连接在衬底上，而不需要外部接触，从而显著减少了其横截面积。

　　NAND闪存单元的串联连接意味着它们不需要单元之间通过金属层进行外部接触——而这正是NOR拓扑结构所需的。使用导电层连接硅衬底上的单元意味着NAND闪存的密度通常比NOR高两个数量级，或100倍。此外，组内单元的串联连接使它们可以垂直地堆积在3D数组中，位线类似于垂直管道。

　　相反，由于NOR闪存单元不能单独寻址，因此它们对于随机访问应用程序更快。

　　NAND与NOR产品类型

　　这两种类型的闪存具有明显的特性和性能差异，它们有各自最适合的应用程序类型。除了容量外，NAND和NOR闪存还具有不同的运行、性能和成本特性，如下图所示。

　　这两种闪存中也有几种不同的产品类型，它们在I/O接口、写入持久性、可靠性和嵌入式控制功能方面有所不同。

　　NAND闪存产品类型

　　NAND闪存以单层（SLC）、多层（MLC）、三层（TLC）或四层（QLC）的形式在每个单元（cell）中存储bit，分别为1 bit/cell、2 bit/cell、3 bit/cell、4 bit/cell。要确定哪种类型的NAND最适合于工作负载，简单来说，每个单元的位数越高，其容量就越大——当然，是以数据持久性和稳定性为代价的。

　　NAND设备只是没有任何外围电路的存储芯片，这些外围电路使NAND闪存可以在SSD、U盘或其他存储设备中使用。相比之下，托管型NAND产品嵌入了一个内存控制器来处理必要的功能，比如磨损调平、坏块管理(从使用中消除非功能性内存块)和数据冗余。

　　NOR闪存产品类型

　　串行设备通过只暴露少量(通常是1到8个)I/O信号来减少包的pin数。对于需要快速连续读取的应用程序来说，这是理想的选择。NOR闪存通常用于瘦客户机、机顶盒、打印机和驱动器控制器。

　　并行NOR产品暴露多个字节，而且通常使用内存页而不是单独的字节进行操作，更适用于启动代码和高容量应用程序，包括数码单反相机、存储卡和电话。

　　两种闪存都是不可或缺的

　　NAND是闪存的主力，广泛用于嵌入式系统和SSD等存储设备的大容量数据存储。不过，NOR 闪存在存储可执行的启动代码和需要频繁随机读取小数据集的应用程序方面起着关键作用。显然，这两种类型的闪存将继续在计算机、网络和存储系统的设计中发挥作用。

　　原文作者：Kurt Marko

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