NAND存儲芯片的案例
長江存儲推出全新3D NAND架構：Xtacking?
作為NAND行業的新晉者，長江存儲科技有限責任公司（以下簡稱：長江存儲）公開發布其突破性技術——Xtacking?。該技術將為3D NAND閃存帶來前所未有的I/O高性能，更高的存儲密度，以及更短的產品上市周期。
圖片來源：長江存儲官網
采用Xtacking?，可在一片晶圓上獨立加工負責數據輸入輸出及記憶單元操作的外圍電路。這樣的邏輯電路加工工藝，可以讓NAND獲取所期望的高I/O接口速度和功能。存儲單元同樣也將在另一片晶圓上被獨立加工。
當兩片晶圓各自完工后，創新的Xtacking?技術只需一個處理步驟就可通過數百萬根金屬VIA(Vertical Interconnect Accesses，垂直互聯通道)將二者鍵合接通電路，而且只增加了有限的成本。
業內知名人士Gregory Wong認為：“隨著3D NAND更新換代，在單顆NAND芯片存儲容量大幅提升后，要維持或提升相同容量SSD的性能將會越來越困難。若要推動SSD性能繼續提升，更快的NAND輸入輸出速度及多plane并行操作功能將是必須的。”
長江存儲CEO楊士寧博士表示：“目前，世界上最快的3D NAND輸入輸出速度的目標值是1.4Gbps，而大多數NAND供應商僅能供應1.0 Gbps或更低的速度。利用Xtacking?技術我們有望大幅提升NAND 輸入輸出速度到3.0Gpbs，與DRAM DDR4的I/O速度相當。這對NAND行業來講將是顛覆性的。”
傳統3D NAND架構中，外圍電路約占芯片面積的20~30%，降低了芯片的存儲密度。隨著3D NAND技術堆疊到128層甚至更高，外圍電路可能會占到芯片整體面積的50%以上。Xtacking?技術將外圍電路置于存儲單元之上，從而實現比傳統3D NAND更高的存儲密度。
展開 長江存儲64層 3D Xtacking NAND的秘密
近日，TECHINSIGHTS 購買了中國武漢長江存儲（YMTC）生產的UNIC2 UNMEN05G21E31BS 32 GB eMMC配件，其中包含一顆256 Gb TLC 3D NAND閃存芯片。
圖片1，YMTC公司生產的UNIC2 UNMEN05G21E31BS
有兩個主要原因導致該產品讓業界特別感興趣，一個是商業，另一個技術。這是第一顆出自中國公司的3D-NAND芯片。利用晶圓鍵合將外圍電路與存儲器陣列進行疊加，其比特密度不會因為增加存儲器外圍電路而降低。長江存儲由中國國有企業清華紫光集團于2016年成立并持有51%的股份。其他股東包括中國國家半導體產業投資基金(National Semiconductor Industry Investment Fund，簡稱“大基金”)。YMTC使用的是由其全資子公司武漢新芯（XMC）在武漢建造的300mm的fab(圖2)。
圖2，武漢新芯廠房
XMC歷史與Spansion公司(現為Cypress公司)緊密合作，利用電荷陷阱存儲技術制造NOR閃存。2017年YMTC成功設計并制造了其第一顆32層的3D NAND閃存芯片，但在中國只有少數USB客戶可以使用。
本文章所采用的芯片是他們的第二代3D-NAND技術，使用“Xtacking”來面對面地連接外圍電路。用于存儲單元操作和I/O的外圍電路使用適合所需I/O速度和功能的CMOS邏輯技術在其他的晶圓上制成。完成后的存儲陣列晶圓片通過數十億個金屬通孔(垂直互連通路)連接到外圍晶圓片，如圖3所示。
圖3，長江存儲Xtacking技術
該部分在2018年的閃存峰會(FMS2018)上已討論過，并獲得了“最佳展示”獎(我們本來可以插入該論文的鏈接，但它沒有出現在會議記錄中)。
展開 長江存儲入場，3D NAND大戰開啟
多年來，該行業銷售用于存儲應用的平面NAND設備。 NAND閃存由存儲單元組成，存儲單元存儲數據位。最新的NAND設備存儲多位數據（每個單元3或4位）。在NAND中，即使在系統中關閉電源之后，數據仍然存儲。
平面NAND單元基于浮柵晶體管結構。多年來，供應商已經將邏輯單元尺寸從120納米擴展到今天的1xnm節點，使容量增加了100倍。然而，在15nm / 14nm處，平面NAND正在失去動力。
這就是該行業轉向3D NAND的原因。在平面NAND中，存儲器單元通過水平串連接。在3D NAND中，弦被折疊并垂直豎立。實際上，存儲器單元以垂直方式堆疊，作為縮放密度的手段。
垂直堆棧具有多個級別或層。位密度增加了更多層。例如，東芝的64層器件（每單元3位）是一個512Gb器件，其單位芯片尺寸比48層芯片大65％。
東芝最新的96層產品（每單元4位）容量為1.33T(太比特)，芯片尺寸比64層產品小40％。 “QLC將在許多不同的市場上產生改變游戲規則的影響，”東芝內存業務部高級副總裁斯科特尼爾森說。
通常，供應商每年大約在一代技術上擴展3D NAND。 2018年，供應商正在從64層產品遷移到96層。然后，根據Imec的說法，預計供應商將在2019年從96層移至128層，其次是2020/2021的256層，以及2022/2023的512層。
其他人則遵循不同的節奏。 YMTC將從64層移動到128層，從而跳過96層。由于多種原因，YMTC正在跳過96層。首先，64層設備具有價格競爭力，并且在一段時間內仍將是最佳選擇。然后，從密度的角度來看，YMTC表示其64層設備接近其競爭對手的96層產品。
“如果你看看我們目前的步伐，我們的進展非常快，” YMTC CEO說。 “對于64歲以后的一代，我們仍然計劃在12至18個月內進行時間延遲。
展開 后NAND時代，探索基于液體的超高密度存儲器
當今的內存格局包括不同類型的內存，每一種內存都在存儲數據并將它們來回饋送到電子系統的計算部分中發揮作用。在傳統的計算機層次結構中，快速且更昂貴的有源存儲器(靜態隨機存取存儲器 (SRAM) 和動態 RAM (DRAM))與更高延遲和更低成本的存儲解決方案不同。
存儲大量數據主要通過 NAND 閃存、硬盤驅動器 (HDD) 和磁帶技術完成。雖然磁帶存儲仍然僅限于長期存檔，但 HDD 和 NAND-Flash 用于在線和近線存儲應用：它們都需要比磁帶更頻繁地訪問，訪問時間從微秒到幾秒不等。NAND-Flash 在這兩種存儲類型中提供最低的延遲和功耗。這種非易失性存儲器存在于所有主要的電子終端市場，例如智能手機、服務器、個人電腦、平板電腦和 USB 驅動器。
圖1.當今主要內存技術及其應用領域的示意性概述，說明了延遲和生產力之間的權衡。
多年來，研究人員已經能夠顯著提高各種存儲解決方案的比特密度，以跟上不斷增長的需求。然而，幾年來，HDD 技術一直未能跟隨歷史生產力趨勢線。預計 NAND-Flash 技術也會出現類似的時間延遲。
3D-NAND-Flash 預計到 2029 年將達到高達 70Gbit/mm 2的存儲密度，相對于歷史密度擴展路線圖，這將放緩大約四年。
展開 
NAND Flash的最新競爭格局，長江存儲成為黑馬
他并補充說64層元件應該達到三星最新元件位元密度的10~20%，并可望為長江存儲帶來10%~20%的利潤。
Xtacking架構的技術基礎來自前XMC于武漢廠為CMOS成像器開發5年多的晶圓鍵合技術。長江存儲并將其「幾微米的間距」縮小到僅約100nm，以用于3D NAND。
為了校準單獨的NAND和I/O晶圓——這項工作中最棘手的部份，晶圓廠使用位于晶圓上方和下方的攝影機與診斷工具。透過等離子體活化被擠壓在一起的芯片表面，并以低溫退火處理。然后，在I/O晶圓的背面進行加工，以便在芯片背面形成焊墊。
楊士寧說，這種方法并不至于影響產能，也將會用于64層芯片上。可靠性數據「看起來還不錯」，而且記憶體單元尺寸和耐久性也都與競爭產品差不多。
盡管如此，楊士寧說：「走上這條道路需要一些勇氣，因為要讓這項技術發揮作用并不容易……高啟全和我來來回回多次后才做了這個決定。」
Xtacking 3D NAND芯片模擬圖（來源：YMTC）
長江存儲憑借其1,500多名工程師和500項中國和國際專利，自行開發出Xtacking技術。同時，它還獲得了Arm、IBM、Spansion和研究機構的授權技術。因此，盡管受到目前的出口管制，楊士寧仍表示，相信長江存儲仍然能夠取得所需的設備和材料——這是該公司從美國采購的最大部份。
來源：eettaiwan
展開 4D NAND搶了長江存儲Xtacking的風頭？比一比就知道了
性能方面，V5 4D閃存芯片的面積相較于V4 3D產品減小了20%、讀速提升30%、寫速提升25%。另外，V5 4D閃存也規劃了QLC產品，通過96層堆疊，單Die最小1Tb，明年下半年出樣。
據悉，SK海力士內部的4D閃存已經推進到了128層堆疊，很快可以做到單芯片512GB。
該公司曾于2015年做到單芯片8TB。目前，SK海力士的3D NAND是72層堆疊，單芯片最大512Gb（64GB），首款企業級產品PE4010已于今年6月份出貨給微軟Azure服務器。
峰會上，SK海力士還闡述了其3D NAND的技術路線選擇，該公司稱，CTF（Charge Trap Flash，電荷捕獲型）比Floating Gate（浮柵型）存儲單元面積更小、速度更快、更耐用（P/E次數多）。
而三星公司從2013年的第一代V-NAND 3D閃存就開始使用CTF了，東芝/西數（閃迪）的BiCS亦是如此。當然，美光/Intel還是堅持浮柵，不過這倒無所謂，畢竟他們有更厲害的3D Xpoint（基于相變內存，還有一種說法是ReRAM磁阻式內存）。
另一家巨頭——美光在峰會上推出了“CuA”，用于美光的第四代3D NAND中。CuA是CMOS under Array的縮寫，即將外圍CMOS邏輯電路襯于存儲芯片下方，它有三大好處，提高了存儲密度、降低了成本、縮短了制造周期。號稱比第三代（96層堆疊）寫入帶寬提升30%、每存儲位的能耗降低40%。
展開 長江存儲高啟全：64層 NAND FLASH全部自主研發
對于一個多月前在美國圣克拉拉召開的全球閃存峰會上發布的突破性技術Xtacking，長江存儲執行董事長高啟全接受中國證券報記者專訪表示，該技術將為3D NAND閃存帶來前所未有的I/O高性能，更高的存儲密度，以及更短的產品上市周期。未來十年，長江存儲將持續增加研發投入。
制程的兩大難點
中國證券報：3D NAND制造工藝的難點在哪些地方？
高啟全：3D NAND的困難點在于一層層疊上去的時候需要打洞把每一層連接起來，層數越多需要打的洞就越多，每一個單位都要打洞，數量可達幾百萬個。必須保證做到垂直地打洞，不能歪、不能斜、保持均勻。同時，一層一層疊上去的時候會產生壓力，芯片的旁邊會翹起來。所以，把洞打好和把翹起來的地方壓下去、變平，這是最困難的地方。
中國證券報：長江存儲的自主研發技術儲備實力如何？
高啟全：剛開始，我們獲得了一些專利授權，在此基礎上研發了32層3D NAND，但到64層，就是完全自主獨立開發。目前的研發設計團隊在硅谷有一個、上海有一個，有國外的人才力量，也有中科院同仁加入我們。工藝方面的團隊主要來自武漢新芯。
中科院研發團隊有一千多個專利，同時長江儲存在過去幾年也申請了500多項專利。專利不在于數量，在于好不好用，有些人有一兩萬個專利但沒有一個好用，人家想來攻擊你的時候還是能攻擊你。
我們在美國發布的Xtacking技術，就是代表我們最重要的自主知識產權。我們希望借此讓大家了解長江存儲的知識產權是自己研發出來的，而且越來越重要、越來越具有國際競爭力。
展開 存儲 | 三星電子已掌握200層以上8代V Nand技術，未來欲引領千層時代
CINNO Research產業資訊，三星電子6月8日表示已掌握200層以上八代V Nand技術，未來將引領1000層Nand時代。
根據韓媒朝鮮日報報道，三星電子Flash開發室長(副社長)Song Jaehyeok在當天三星電子新聞室上傳的文章中表示，Nand Flash有朝一日要面對高度限制問題。而三星電子將通過業界最小cell的3D Scaling技術，成為最先克服高度限制的公司。
Nand Flash是和Dram一樣的存儲半導體。美國美光在去年11月是曾表示，全球首家開發出176層Nand。而三星電子公布的Nand技術仍停留在128層。
宋副社長表示，在三星電子率先開發出V Nand后，層數競爭日益激烈。而就算是同樣層數，核心的競爭力在于如何實現更低的高度。三星電子計劃在今年下半年推出的7代V Nand采用3D Scaling技術，體積最多可減少35%。
這其實是在強調三星電子Nand的大小與包括美光在內的競爭企業的6代Nand相似，但即使是同樣的176層，三星電子的Nand更小且更加優秀。
宋副社長同時表示，三星電子已掌握200層以上八代V Nand操作芯片。
展開 三星閃存芯片最新進展：200層以上第八代V-NAND要來了
韓媒消息，三星執行副總裁兼閃存負責人Jaihyuk Song介紹了三星閃存芯片業務最新進展。
Jaihyuk Song透露，三星正積極推動第七代V-NAND閃存芯片（176層）的應用，并計劃在今年下半年推出一款基于第七代V-NAND閃存芯片的消費類SSD。
據悉，三星第七代V-NAND閃存芯片擁有業界迄今為止最小的單元尺寸，三星還計劃將第七代V-NAND閃存芯片的應用擴展至數據中心SSD領域。
除此之外，Jaihyuk Song還表示，三星已經獲得了具有200層以上的第八代V-NAND解決方案的工作芯片，并計劃根據消費者的需求將其推向市場。
媒體透露，三星目前正在平澤的新工廠（2號廠）測試第七代176層V-NAND閃存的生產線。生產量為每月10,000張12英寸晶圓。預計在2021年下半年這條生產線投產后，將立即開始為第八代V-NAND閃存的大規模生產做準備。（文：全球閃存市場）
展開 干貨 | 存儲器產業鏈(附主要廠家存儲芯片參數、DRAM和Flash深度報告)
干貨 | 存儲器產業鏈(附主要廠家存儲芯片參數、DRAM和Flash深度報告)
韓國三星(Samsung)
鎧俠(KIOXIA)(東芝存儲器更名為Kioxia)
韓國SK海力士(SKHynix)
美國美光(Micron)
存儲芯片研究框架—DRAM深度報告
存儲芯片研究框架—Nor Flash深度報告
紫光：手機芯片全球第三，正在研發128層堆棧3D NAND閃存
前兩天在重慶的國際智能產業博覽會上，紫光集團董事長趙偉國對高通等海外芯片公司開炮，建議這些公司在中國市場上要有遠見一些，給中國企業一口飯吃。同樣在這次的會議上，趙偉國還談到了紫光集團這幾年的成績，尤其是芯片產業上，紫光集團去年出貨芯片34億顆，手機芯片做到了全行業第三，而存儲芯片上明年將量產64層堆棧的128Gb核心3D NAND閃存，還在研發128層堆棧的256Gb核心3D NAND閃存。
在重慶的國際智能產業博覽會上，紫光集團董事長介紹了紫光的一些業績，預計今年在云網業務上營收將達到600億元，其中集成電路業務上營收200億，網絡、計算業務上營收400億元。
在芯片行業，趙偉國提到紫光公司去年共出貨34億顆芯片，其中手機芯片從數量上來看已經是全球第三，僅次于高通、聯發科。在手機芯片業務上，紫光集團主要是子公司紫光展銳，更確切地說就是展訊公司，根據展訊之前公布的數據，2016年他們出貨了手機芯片6.7億套，占全球份額的27%。
除了手機芯片，紫光展銳還是國內最大的智能卡（身份證、社保卡等）芯片供應商，每年出貨六七億套智能卡芯片，份額是第一位的。
在存儲芯片方面，紫光旗下還有收購了武漢新芯科技之后重組的長江存儲，趙偉國透露今年底將會量產32層64Gb核心的3D NAND閃存，明年會量產64層堆棧128Gb核心容量的閃存，同時還在研發128層堆棧的256Gb核心3D NAND閃存。
本月初的FMS 2018國際閃存會議上，長江存儲也首次出席并發表了Xtacking堆棧結構的3D NAND新技術，I/O接口速度可達1.4Gbps，P/E壽命可達3000次。
展開 
520億 VS 4500億，美韓半導體資助大比拼
然而，即使把聯邦和州的芯片資助計劃加在一起，總額也將大大低于韓國在微電子行業的計劃支出。
4,500億美元的韓國芯片計劃
本周早些時候，韓國宣布了在未來十年內以4,500億美元支持其本地芯片產業的意向。
從歷史上看，汽車和化學/石化產品是韓國的主要出口商品。如今，半導體銷售額 約占韓國出口額的14.6％，是最大的出口類別。此外，由于芯片支持當今絕大多數產品，從鼠標到電視，從智能手機到車輛，因此半導體行業的重要性很難被高估，尤其是對于韓國而言。
不過有一個陷阱。韓國最大的芯片公司三星和SK海力士主要出口商品DRAM和3D NAND存儲芯片，而不是CPU和SoC等高級邏輯芯片。三星當然擁有領先的工藝技術，但它生產的芯片是由其他公司和在世界不同地區開發的。實際上，在韓國，復雜處理器的設計者并不多-甚至三星Exynos SoC的部分產品都是在美國設計的。
4,500億美元的多元化計劃將改變這一狀況。為了重塑國內半導體產業，韓國計劃在2022年至2031年間幫助培訓36,000名工程師，并為半導體研發計劃貢獻1,330億美元（1.5萬億韓元）。此外，彭博社報道，該國將幫助芯片設計者，制造商和供應商減稅，降低利率，放寬法規并加強基礎設施（包括確保為芯片制造商提供充足的水和電源）。韓國已經獲得ASML和LAM Research的認可，宣布計劃擴大在韓國的業務。
總的來說，韓國希望建立一個垂直整合的半導體產業，其中將包括領先的研發運營，世界一流處理器的開發以及使用最先進的制造技術生產芯片。
展開 群聯潘健成：NAND控制芯片迎接1x納米時代 墊高進入門檻
群聯電子董事長潘健成19日表示，“NAND Flash控制芯片進入非常昂貴的1x納米等級的晶圓制造階段、加計3D NAND驗證成本高于2D，從相關控制芯片設計業者的角度來看，這產業已經高高筑起了進入障礙。”
潘健成表示，NAND Flash正式進入3D制程發展，其相關控制芯片的晶圓制造制程則在近兩年正式進入1x納米時代，因此NAND Flash控制芯片的設計愈加復雜、所需要運用的人力資源等耗費遠遠高于過去。
以群聯所開發出來的SSD控制芯片PS5012-E12來看，該顆芯片在研發人力、時間、設計工具、晶圓先進制程光罩費、3D NAND驗證費…等等資源全數換算為可被評價的費用，總計超過1.55億人民幣，相較18年前群聯初創業時的環境所需投入成本的多了好幾倍。
當今快閃存儲器的現況，對控制芯片設計業者而言，除了上述的軍備戰的競爭形成技術進入障礙，另一方面，NAND Flash制造之國際原廠相繼提高自給設計的控制芯片案量，因此整體市場獨立芯片廠的控制芯片的市場規模的成長幅度是低于儲存容量需求的成長率。
所以，控制芯片取得的獲利也變薄、這對剛剛要跨入快閃存儲器IC設計這一行業者而言，是進入門檻被墊高。簡而言之，潘健成強調，今天若只賣IC，這生意不好做，要賺錢變得更困難。
來源：鉅亨網
展開 存儲芯片市場預期產能將過剩 世界芯片老大之位或添變數
市場調研機構集邦咨詢半導體研究中心（DRAMeXchange）近日預測，存儲芯片市場在今年第四季度開始，將發生全面調整，這將給三星帶來不小的挑戰，全球第一芯片廠商的寶座，有可能在半年內又將換人。
存儲芯片市場預期轉向供過于求
近日，DRAMeXchange公布調研數據預測，明年平均DRAM價格將同比下降15％至20％。此前，DRAM內存和NAND閃存芯片的價格已經連續增長了9個季度，高昂的價格也讓許多消費者非常不滿。
與此同時，DRAMeXchange預計，明年DRAM產量同比提高22%。該調研機構表示，明年智能手機銷量漲勢不再、服務器出貨量存在不確定因素，英特爾CPU缺貨也可能影響電腦的出貨量，在這種情況下，DRAM制造商預計供應過剩的可能性很高。
這一趨勢也將影響NAND閃存芯片，其今年第三季度價格已經下降10％，預計第四季度將再下降10％-15％。由于3D NAND生產能力的增加，企業SSD市場明年競爭更加激烈，明年NAND閃存芯片價格下降幅度將在25％-30％左右。
值得注意的是，DRAM內存和NAND閃存芯片是當前存儲芯片的“主力軍”。這意味著，從現在開始，存儲芯片市場將迎來大調整。
三星存儲芯片紅利已到盡頭？
10月31日，三星發布了第三季度的財報數據，第三季度三星的營收將達到65.4萬億韓元，同比增長5.5%，運營利潤為17.5萬億韓元，同比增長20.9%，與該公司本月初發布的初步財報的數據吻合。
按照這樣的業績，三星將在第三季度創下史上最佳的單季度業績。今年一月份，三星創下了史上最佳的單季度營業利潤，而其第三季度比第一季度的營業利潤高11%。
然而，帶來這樣業績的卻已不是當年為大家所熟悉的智能手機業務。
展開 筆記本電腦中應用的存儲芯片
筆記本使用固態硬盤，是因固態硬盤采用芯片存儲，具有啟動快，讀取或寫入速度快，延遲小，相對固定的讀取時間等優點。由于尋址時間與數據存儲位置無關，因此磁盤碎片不會影響讀取時間。沒有機械馬達和風扇，工作時不會產生噪音。
低容量固態硬盤在工作狀態下能耗低，發熱小，但高端或大容量產品能耗會較高。內部沒有活動部件，不會發生機械故障，不怕碰撞、沖擊、振動。在高速移動甚至翻轉傾斜時也不會影響正常使用，發生意外掉落或與硬物碰撞時能夠將數據丟失的可能性降到較小。
工作溫度范圍更大。典型的硬盤驅動器只能在5到55攝氏度范圍內工作。而大多數固態硬盤可在-10~70攝氏度工作，甚至更大的溫度范圍下工作。
低容量的固態硬盤比同容量硬盤體積小、重量輕。使用壽命決定于使用次數，不建議存儲大容量的數據，會降低使用壽命的，筆記本系統較好裝在固態里面，其他大容量的數據較好放在普通硬盤里面。
存儲芯片是用來存儲數據和指令等的記憶部件，它與中央處理器，邏輯芯片，模擬芯片稱為四類通用芯片，是應用面較廣、市場比例較高的集成電路基礎性產品之一。
由工采網代理海康存儲的國產存儲芯片，依托海康威視的安全背景，致力于發展固態硬盤、存儲卡、專用網盤、移動存儲四大業務，擁有完善的供應鏈體系和完善的售后流程。在技術方面，存儲芯片 - HS-SSD-E3000采用SSD控制器和3D NAND閃存，并與海康威視自主設計的NAND閃存管理固件配合使用，確保讀寫速度和數據安全。
在生產端，HS-SSD-E3000采用優質的3D NAND閃存和BGA，由自動化生產線制造。它已根據視頻監控服務器的標準進行了測試，因此提供了更好的穩定性。
展開 