一文让你看懂三星第五代V-NAND技术

转自 天极网

今年1月底，三星电子又发大招，推出采用第五代V-NAND技术的SSD产品——三星970 EVO Plus SSD。事实上，随着新一代3D NAND技术的不断成熟，速度更快的NVMe协议的SSD固态硬盘已经成为市场主流。

以前，我们见过的闪存多属于Planar NAND平面闪存，3D闪存则是立体堆叠的。打个比方，如果说普通NAND是平房，那么3D NAND则是高楼大厦。简单说，在3D NAND领域，谁堆叠的层数多，谁的产品性能就更先进。

众所周知，平面NAND闪存不仅有SLC、MLC和TLC类型之分，而且为进一步提高容量、降低成本，NAND的制程工艺不断进步。虽然更先进的制程工艺带来了更大的容量，但容量提升、成本降低的同时可靠性及性能都在下降。

与之相比，为提高NAND的容量、降低成本，存储厂商只需要堆叠更多的层数即可。

据悉，2bit MLC每cell单元存储2bit数据只需要一两打电子，3bit MLC(也就是TLC)的每个cell单元储存。随着制程工艺的不断革新，cell单元之间的干扰现象越来越严重。

三星的V-NAND不再追求缩小cell单元，而是通过3D堆叠技术封装更多cell单元，实现容量增多的目的。

传统上，SSD中使用的是浮栅极MOSFET(Floating gate MOSFET)，电子储存在栅极中，它相当于一个导体。这种晶体管的缺点是写入数据时，栅极与沟道之间会形成一次短路，这会消耗栅极中的电荷。

即每次写入数据，都要消耗一次栅极寿命。一旦栅极中的电荷没了，cell单元就相当于挂了，无法存储数据。

三星V-NAND闪存放弃浮栅极MOSFET，使用电荷攫取闪存(charge trap flash，简称CTF)设计。每个cell单元看起来更小了，但里面的电荷是储存在一个绝缘层而非之前的导体上，理论是没有消耗的。这种更小的电荷有很多优点，比如更高的可靠性、更小的体积。

据了解，使用CTF结构的V-NAND闪存被认为是一种非平面设计，绝缘体环绕沟道(channle)，控制栅极又环绕着绝缘体层。这种3D结构设计提升了储存电荷的的物理区域，提高了性能和可靠性。

相比传统的FG(Floating Gate，浮栅极)技术,三星NAND的电荷撷取闪存(charge trap flash，简称CTF)技术难度更小一点，因此这有利于加快产品量产。

目前，三星的3D V-NAND存储单元的层数(Layer)由2009年的2-layer逐渐提升至24-layer、64-layer，再到2018年的96-layer(层)。

参考资料：

1. https://zhuanlan.zhihu.com/p/21967038

2. https://zhuanlan.zhihu.com/p/48579501

3. https://news.mydrivers.com/1/273/273419.htm

兆易创新：NOR、NAND、DRAM三剑齐发

根据摩根斯坦利发布的报告，今年第二季度时，NOR Flash的库存为60天左右，到现在为止NOR Flash的库存应该消耗得差不多了。也就是说第三季度NOR Flash产品基本会达到供需平衡，甚至需求超过供给。

近日，在2019中国闪存峰会期间，兆易创新代理总经理何卫表示，乐观看待公司第三季度的成长，目前兆易的确感受到NOR Flash需求的回升，甚至出现产能紧张的情况。我们看到，近年来，兆易创新形成了MCU+存储+传感器的产品线生态，尤其存储的布局已经从NOR Flash、NAND Flash逐渐延伸至DRAM。何卫认为这是面对终端应用需求的必然。

兆易创新代理总经理何卫

NOR Flash接单旺盛

NOR Flash做为通用型器件应用广泛，兆易创新重点专注6大应用领域，产品种类多样，例如宽电压、低功耗、高性能、大容量以及安全等针对不同特性已形成非常全面的产品体系。

十多年NOR Flash市场的深耕，何卫认为兆易创新最大的优势即专注，正因为专注，在市场旺盛时才能抓住机会。

2017年以来NOR Flash市场发生巨大的变化，美光、Cypress退出中低容量NOR Flash市场，这部分订单转向兆易创新等厂商，需求爆发与价格向好令兆易创新收获良多。

但从去年Q4到今年Q1，受贸易战、需求放缓、信心不足等影响，市场环境不太景气；直到今年3月份之后，尤其Q2、Q3兆易创新的订单量逐渐提升。何卫表示，兆易创新一直在根据市场需求调整产品结构，提升产能供给，例如物联网、可穿戴应用需求非常旺盛，会适当调配产能。值得注意的是当前NOR Flash回暖的反弹力道比较猛烈，这也造成了市场供需矛盾突出，存在潜在的涨价和缺货预期。

今年， TWS耳机成为NOR Flash出货量的热点市场。据了解，每颗TWS耳机均需要一颗NOR Flash用于存储固件及相关代码。根据智研咨询预计2018-2020 年全球 TWS 耳机将实现高速增长，出货量分别达到 6500 万台，1 亿台和1.5 亿台，年复合增速达 51.9%。TWS 耳机要实现主动降噪、语音识别等功能则需要128Mb/256Mb NOR Flash基至更高容量。兆易创新今年在这些市场取得较好的成绩。

根据CINNO Research产业研究报告显示，兆易创新第二季度NOR Flash业绩环比成长45%至7600万美元，继Winbond、Macronix和Cypress之后，一跃占据市场第四名的位置。兆易创新NOR Flash产品累计出货量已经超过100亿颗，2018年出货量超20亿颗。

出于对市场发展的准确把握和产品的精准定位，今年兆易创新在海外市场的业绩呈现爆发性成长。何卫告诉电子发烧友网记者，公司在海外市场已经布局三四年的时间，主要覆盖日本、韩国、中国台湾和欧美等地区，围绕手机和消费类市场进行开拓。今年取得较好的收获，是良好的开端，未来还将不断加大拓展海外市场。

在最难进入的汽车前装市场，今年兆易创新的GD25全系列SPI NOR Flash产品完成AEC-Q100认证,主要用于汽车前装市场和车规产品。我们知道汽车前装导入周期比较长，兆易创新为此准备了三年时间，如今不仅通过了认证，而且已经导入了仪表盘、车载摄像头模组、ADAS等汽车应用。何卫表示，兆易创新在汽车市场将呈现跨越式的成长。

未来，随着5G建设今年预商用，明年正式商用，必将带来NOR Flash新一轮的需求高速增长。

NAND Flash研发先进工艺，DRAM产品已有规划

兆易创新NAND Flash产品，38nm SLC制程产品已稳定量产；具备业界领先的性能和可靠性，并将进一步推进24nm制程产品进程，完善中低容量NAND Flash产品系列及相应eMMC解决方案。

何卫解析，中低容NAND Flash因应存储代码的容量需求而采用。例如安卓4.0系统代码量大，NOR Flash容量无法支持时，就需要用到NAND Flash。

兆易创新研发销售的主要是2D SLC NAND Flash，在众多闪存类型MLC、TLC、QLC、SLC中SLC属于高可靠性的产品，可用于汽车、工控等产品，也不需要3D NAND那样的大容量。因此，尽管如今许多国际原厂都转向3D NAND技术，但市场上仍需要2D NAND的供给。兆易创新在研发上持续推进先进制程产品，在供货上也加深与中芯国际、上海华力微电子等国际一流大厂的合作范围和合作深度，以扩大其在SLC NAND的市场地位。

不过，何卫进一步指出，以NOR Flash的特性既可存储也可运行代码，在一些小系统设备终端例如物联网设备用MCU加NOR即可，省掉一颗DRAM。但对中大型系统设备，同时需要NAND和DRAM，例如带有智能化、偏工业商业的应用。未来随着智能化的推进，NAND和DRAM的配合将越来越多。因此，兆易创新必然要对DRAM产品展开规划，

就在最近，兆易创新董事长、长鑫存储董事长兼首席执行官朱一明公开宣布，长鑫存储投产的8Gb DDR4通过了多个国内外大客户的验证，今年底正式交付，另有一款供移动终端使用的低功耗产品也即将投产，这或许将助力兆易创新规划之中的DRAM产品的真正落地。

兆易创新是同类型闪存芯片公司中唯一一家fabless公司，无晶圆厂的设计公司的优势是专注度，何卫表示，兆易创新可以专注地进行产品设计研发，将产品做到极致，这是其他任何一家IDM所不具备的。

物联网时代MCU+存储+传感器，协同效应更大

截至2019 年，兆易创新闪存芯片累计出货超过 100 亿颗，MCU 产品累计出货超过 3 亿颗。兆易创新立足已有的 Flash 业务和 MCU 业务，积极整合新加入的基于触控和指纹识别的传感器业务，推进产业整合，拓展战略布局，打造存储、控制、传感、互联、以及边缘计算的一体化解决方案来满足客户的不同需求。

2019 年 5 月 兆易创新完成对思立微100%股权的收购，并继续推动兆易与思立微资产和业务的整合、以及企业文化的融合。

思立微的传感器覆盖到电容式，光学以及正在研发的超声波指纹传感器，未来，将进行声光电各类传感器的全面铺设。而所涉及的一些应用也同时需要具有边缘计算能力的处理器MCU，何卫透露目前两个团队正在密切配合，产生联动效应，共同推进市场。

MCU加NOR Flash加传感器，兆易创新在物联网时代的布局正在发生协同效应。不只于此，兆易创新也非常关注MRAM等新型存储器的技术发展，卡位未来。从整体看，何卫认为面向物联网、5G时代的到来以及人工智能的演进，对于兆易创新深耕的通用器件将迎来巨大的增长潜力。

本文作者黄晶晶，如需转载或入群交流，请添加微信elecfans999

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