nand和128层三星美光SK海力士均发布128层3D NAND闪存芯片，堆叠之争再次升级？

发布时间 : 2024-11-24

作者 : 小编

访问数量 : 23

扫码分享至微信

三星美光SK海力士均发布128层3D NAND闪存芯片，堆叠之争再次升级？

第三季度全球NAND闪存市场明显复苏，三星、铠侠(原东芝存储)、美光等主要存储厂商的出货量均有较大幅度增长。在此情况下，各大厂商之间加紧了竞争卡位，以期在新一轮市场竞争中占据有利位置。三星、美光、SK海力士均发布了128层3D NAND闪存芯片，将NAND闪存的堆叠之争推进到了新的层级。

市场回暖，闪存业现10.2%正增长

受益于年底购物季到来，消费电子终端厂商提前备货，加上高企的库存被逐渐消化，NAND闪存持续一年有余的市场寒冬终于在第三季度开始转暖。根据集邦咨询的调查，2019年第三季度NAND闪存出货量增长，增长率接近15%，营业收入平均增长10.2%，达到约119亿美元。

几家存储大厂营业状况也表现良好。三星第三季度出货量比第二季度增长10%，由于库存水位表现平稳，因此产品销售单价跌幅也收敛到5%，营收达到39.87亿美元，比第二季度增长5.9%。SK海力士由于第二季度出货大幅增长40%，第三季度出货量略有放缓，环比减少了1%，但是因为销售价格稳定，因此整体营收也比较稳定，达11.46亿美元，环比增长3.5%。至于铠侠虽然此前的四日市工厂断电事故余波仍在，但在整个大市转暖的影响下，营收达到22.27亿美元，季增长14.3%。西部数据第三季度出货量环比增长9%，营收达16.32亿美元，环比增长8.4%。美光第三季度收入增长4.7%，达15.3亿美元。

总之，在年底销售旺季的推动下，加上对库存的消化，NAND市场已经逐渐回暖，整体市况正在向好的方向发展。集邦咨询在对第四季度展望中表示，旺季市场需求回温将有助于各供应商获利表现的改善。

技术之争升级，3D NAND上看128层

技术升级一向是存储芯片公司间竞争的主要策略。随着存储市场由弱转强，处于新旧转换的节点，美光、三星、SK海力士、英特尔等纷纷加大新技术工艺的推进力度，以图通过新旧世代的产品交替克服危机，并在新一轮市场竞争中占据有利地位。目前来看，NAND闪存的技术工艺之争已经推进到了128层。

10月初，美光宣布第一批第四代3D NAND存储芯片流片出样。第四代3D NAND基于美光的RG架构，采用128层工艺，预计2020年开始商用。在“Mircon Insight2019”技术大会上，美光科技执行副总裁兼首席商务官Sumit Sadana表示，128层3D NAND如果被广泛使用，将大大降低产品每比特成本。

SK海力士也在11月宣布开始出样128层3D NAND闪存产品，该产品不久将开始出现在最终用户设备中。一年前，SK海力士推出了96层3D NAND产品。

相比而言，三星的动作更快。今年8月，三星即宣布推出首个100+层的新一代3D NAND闪存。据三星介绍，该产品采用“通道孔蚀刻”技术，使前代96层的堆叠架构增加了约40%的存储单元。同时，三星还优化了电路设计，使其可实现最快的数据传输速度，写入操作的数据传输速度低于450μs，读取速度低于45μs。

从进度表来看，128层3D NAND需要到明年才能大量进入企业存储市场，逐渐成为主流。但是从此亦可看出，存储厂商间的新一轮技术升级之争亦将变得更加激烈。半导体专家莫大康指出，存储芯片具有高度标准化的特性，且品种单一，较难实现产品的差异化。这导致各厂商需要在工艺技术和生产规模上比拼竞争力。因此，每当市场格局出现新旧转换时，厂商往往打出技术牌，以期通过新旧世代产品的改变，提高产品密度，降低制造成本，取得竞争优势。

追赶国际水平，量产能力是关键

相比国际先进水平，中国存储业有多大差距呢?今年9月，长江存储宣布量产64层3D NAND。长江存储表示，未来将扩大产量，但并没有发布具体扩产计划。有业内人士预估，到明年年底晶圆产量将达到每月6万片的规模，约可占全球产量的5%。

在市场方面，紫光旗下的新华三集团表示将引入紫光存储SSD的产品，应用于其企业级服务器产品中。另有消息人士称，长江存储的NAND闪存已接到其他部分知名企业的订单，如联想计划在其电脑中使用NAND闪存芯片。

尽管有所进展，但中国存储产业仍然弱小。莫大康认为，表面来看，国内企业64层3D NAND与国际大厂128层仅相差两代。实际的差距却并不止此。考量因素不仅包括技术的开发、量产工艺的精进、成品率的提升，也包括市场占有率的扩大等。2020年年底产能能否达到量产6万片/月十分关键，是否能在产能提升的同时提高成品率，产能爬坡速度对企业来说是一个痛点。

技术上从2D到3D的改变，对中国存储业来说是一个难得的发展机遇，但是如何抓住这个机遇仍具挑战。伯恩斯坦研究公司(Bernstein Research)资深半导体分析师Mark Li表示：“未来12个月将是关键时期。”

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

232 层的3D闪存芯片来了，数据传输速率提高50%，容量可达2TB。

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

三星美光SK海力士均发布128层3D NAND闪存芯片，堆叠之争再次升级？

232层3D闪存芯片来了：单片容量2TB，传输速度提高50%

△图源美光科技

堆栈层数就像盖楼房

层数的较量

关于我们

产品中心

服务与支持