3D NAND的案例
你真的懂3D NAND閃存？
這樣的方式有利于 I/O 及控制電路以及 3D NAND Flash 各自選擇其最合適的先進邏輯工藝，這 Xtacking 技術可以讓其 NAND I/O 速度得以提升到 3.0Gbps (目前世界上最快的 3D NAND I/O 速度的目標值是 1.4Gbps)， 與 DRAM DDR4 的 I/O 速度相當，這即將量產的國產 3D NAND 閃存值得期待。
來源：非凡創芯力
長江存儲入場，3D NAND大戰開啟
在價格和競爭壓力期間，3D NAND供應商正準備迎接新的戰斗，相互競爭下一代技術。
隨著新玩家進入3D NAND市場 - 中國的長江存儲（以下簡稱：YMTC），競爭正在加劇。 在中國政府撥款數十億美元的支持下，YMTC最近推出了其首款3D NAND技術。 此舉加劇了對新進入者可能影響市場惡化的擔憂。 3D NAND業務正在走向長期供過于求和價格下跌的局面。
3D NAND是當今平面NAND閃存的后續產品，用于存儲應用，如智能手機和固態存儲（SSD）。 與平面NAND（2D結構）不同，3D NAND類似于垂直摩天大樓，其中水平層的存儲器單元被堆疊，然后使用微小的垂直通道連接。
圖1：2D NAND架構。資料來源：Western Digital。
圖2：3D NAND架構。資料來源：Western Digital
3D NAND通過設備中堆疊的層數來量化。隨著更多層的添加，位密度增加。今天，3D NAND供應商正在推出64層設備，盡管他們現在正在推進下一代技術，它擁有96層。分析師表示，到2019年中期，供應商正在競相開發和發布下一代128層產品。
在研發方面，供應商也在開發下一代技術，分別為256層和512層。 “這是一場比賽，”TechInsights的分析師Jeongdong Choe說。 “這是最高籌碼量的競賽。”
有些人偏離了路線圖。在一種情況下，供應商最終會轉移到半個節點以保持領先于游戲。然后，競爭背后的YMTC計劃在2019年中期之前發布一個64層設備，但它將跳過96層直接移動到128層。 “他們的任務是追趕三星和其他公司。也許在2020年或2021年，他們將做128，“Choe說。
現有的3D NAND供應商 - 英特爾，美光，三星，SK海力士和東芝 - 并沒有停滯不前，他們將在競爭中保持領先地位。
展開 ISSCC 2021：3D NAND閃存的最新進展
例如每年的會議中，都包含有關非易失性存儲器的會議，大多數NAND閃存制造商都會分享其最新發展的技術細節。在會議上，我們能獲得的信息超出了這些公司通常在新聞發布會上愿意分享的信息，并且演講通常涉及來年即將上市的技術。
在本周的ISSCC 2021上，六家主要的3D NAND閃存制造商中的四家將展示他們最新的3D NAND技術。三星，SK hynix和Kioxia（+ Western Digital）正在共享其最新的3D TLC NAND設計，而英特爾將展示其144層3D QLC NAND。美光公司（去年年底宣布推出176L 3D NAND）和中國存儲新兵長江存儲今年都不參加。
3D TLC（每個cell有3位）更新
三星，SK hynix和Kioxia / WD介紹了有關其下一代3D TLC的信息。
展開 東芝將量產96層3D NAND Flash
日本東芝記憶體與合作伙伴西部數據為全新的半導體設施Fab 6 (6號晶圓廠)與記憶體研發中心舉行開幕儀式；東芝記憶體總裁Yasuo Naruke無懼芯片價格下跌疑慮，表示將于9月量產96層3D NAND快閃芯片。
Toshiba 于2017 年2 月開始興建6 號晶圓廠，作為生產3D NAND Flash ( 快閃記憶體) 的專用廠區。Toshiba 與Western Digital 已針對沉積(deposition) 與蝕刻(etching) 等關鍵生產制程部署先進制造設備。新晶圓廠在本月初已開始量產96 層3D NAND Flash。
與6號晶圓廠相毗鄰的記憶體研發中心已于今年3 月開始營運，負責研發并推動3D NAND Flash 的發展工作。
東芝記憶體公司與Western Digital 將持續推動并擴展雙方在記憶體市場的領導地位，積極開發各項計劃以強化競爭力，推動3D NAND Flash 的共同開發，并根據市場趨勢規劃資本的投放。
東芝記憶體公司主席及行政總裁成毛康雄(Yasuo Naruke) 表示：「我們很高興有這個機會能為新一代的3D NAND Flash 開拓更廣闊的市場。6 號晶圓廠和記憶體研發中心能讓我們在3D NAND Flash 市場中維持領先地位，而且我們相信與Western Digital 的合資事業，將協助四日市的工廠繼續生產最先進的記憶體。」
Western Digital 行政總裁Steve Milligan 同時指出：「今天很榮幸能與我們的重要合作伙伴東芝記憶體公司一起為6 號晶圓廠和記憶體研發中心揭開序幕。近20 年來我們合作無間，帶動了NAND Flash 技術的成長和創新。
展開 
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 東芝/西數新晶圓廠啟用 量產新一代96層3D NAND Flash
東芝存儲器自2017年2月開始興建6號晶圓廠，是3D NAND Flash快閃存儲器的專用生產廠區。東芝存儲器與西數已針對沉積（deposition）與蝕刻（etching）等關鍵生產制程開始部署先進制造設備，新廠已經在9月初開始量產新一代96層3D NAND Flash。
鑒于3D NAND Flash在企業服務器、資料中心及智能手機的需求不斷成長，未來幾年這些需求將持續擴大的情況下，為因應市場趨勢，未來可望進一步投資擴大產能。
此外，與6號晶圓廠相毗鄰的存儲器研發中心，也已經于2018年3月開始營運，主要負責研發及推動3D NAND Flash的發展工作。
東芝存儲器進一步指出，將與西數持續推動并擴展雙方在存儲器事業的市場領導地位，積極開發各項計劃以強化競爭力，推動3D NAND Flash的共同開發，并根據市場趨勢規劃資本的投入。
對此，東芝存儲器社長暨執行長成毛康雄表示，東芝存儲器很高興有這個機會能為新一代的3D NAND Flash開拓更廣闊的市場。而6號晶圓廠和存儲器研發中心能讓東芝存儲器在3D NAND Flash市場中維持領先地位，而且相信與西數的合資事業，將能協助四日市的工廠繼續生產市場上最先進的存儲器。
西數的執行長Steve Milligan也同時指出，很榮幸能與西數的重要合作伙伴──東芝存儲器一起為6號晶圓廠和存儲器研發中心揭開序幕。
近20年來，兩家公司合作無間，帶動了NAND Flash技術的成長和創新。此外，雙方也正積極提升96層3D NAND Flash的產能，以因應從消費性、移動應用到云端資料中心等終端市場的各式商機，且6號晶圓廠具備先進技術設備，將進一步提升東芝存儲與西數在業界技術領先和成本領導的地位。
展開 紫光：手機芯片全球第三，正在研發128層堆棧3D NAND閃存
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 英特爾大連二期工廠投產：主攻96層3D NAND
英特爾的閃存業務是跟美光合資的，也就是IMFT公司，不過IMFT現在是美光為主，在第四代3D NAND閃存及第二代XPoint閃存之后，英特爾將與美光公司和平分手，雙方各自研發、生產自家的閃存芯片。
英特爾公司三年前宣布將中國大連的Fab 68晶圓廠改造為NAND工廠，總投資55億美元，現在，二期工廠已經投產了，主要生存96層堆棧的3D NAND閃存。
根據統計，在全球NAND Flash快閃存儲器市場上，韓國三星的市占率高達到37%，東芝、西部數據則分別有20%、15%左右的市占率。再來才是美光、SK Hynix，英特爾是全球6大廠商中市占率最少的，不足10%，這也導致英特爾過去在NAND Flash快閃存儲器，以及SSD固態硬盤市場上主打企業級市場，消費等級SSD市場就放置在重點之外，造成影響力遠不如三星、東芝、美光等競爭對手。而出現這種情況的原因，就在于英特爾沒有自己獨立的NAND Flash快閃存儲器產能。
2015年英特爾宣布將在中國大連的Fab 68工廠建設二期工程，主要生產非易失性存儲器，也就是NAND閃存，項目總投資不超過55億美元。如今經過三年的建設，Fab 68二期工廠正式投產，主要生產96層3D NAND閃存，這也意味著英特爾未來的3D NAND閃存產能將會大增。
據了解，英特爾2006年與大連市政府達成合作協定，2007年起在大連投資25億美元，建設12英寸晶圓廠，主要負責處理器封裝測試，2010年大連晶圓廠正式落成。至于現在宣布量產的大連Fab 68第2期工廠，未來將成為英特爾最重要的NAND快閃存儲器生產基地。預計，英特爾70%的3D NAND快閃存儲器將產自這里。
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 2023年3D NAND可做到512層？
ASML的技術路標中，2023年3D NAND可達512層。
由于在蝕刻技術上解決了高寬高比(high aspect ratio)的問題，讓3D結構中深邃的溝槽(trench)和孔洞(hole)得以順利形成。這個堆疊層數的未來長成空間可期。兼之每記憶單元可存位元數、每個記憶單元的高度等都還有改善空間，這是半導體制程中少數還能維持有過去類似制程微縮持續性蓬勃發展勢頭的領域。
看3D NAND的制程，感嘆半導體制程的設計巧奪天工。未來那種新興記憶體能奪取存儲級記憶體(storage class memory)的市場區塊，甚至最終成為記憶體中計算(computing in memory)的最終人選，就端看有沒有機會用真正3D制程來設計結構。
來源：DIGITIMES
展開 紫光閃存封測實現重大突破，長江存儲蓄勢待發！
從官方微信發布的信息顯示，紫光宏茂自2018年4月起開始建設全新3D NAND封裝測試產線，組建團隊，研發先進封測技術。而長江存儲的楊士寧也在當月帶隊到宏茂微電子了解3D閃存封裝的項目的相關情況，希望宏茂能夠與長江存儲能在3D閃存存儲器的項目上共同成長。經歷了半年多之后，紫光宏茂完成了全部產品研發和認證，順利實現量產，正式交付紫光存儲用于企業級SSD的3D NAND芯片顆粒。公司現在也成長為全系列存儲器封測的一站式服務提供商，提供包括3D NAND（Raw NAND，eMMC，UFS，eMCP，TF card）、2D NAND、NOR、DRAM、SRAM等存儲器產品的封裝和測試。
紫光宏茂的宣告，掃清了長江存儲芯片上市前的最后一個障礙。
蓄勢待發，國產存儲芯片還有幾個難關要過
無論是對于紫光集團、長江存儲或者紫光宏茂，他們終于可以松了一口氣，因為在經歷了沿路的那么多質疑，他們終于在某種程度上做成了別人認為他們做不成的事情。如果按照他們的規劃，封裝有長江存儲die的芯片也將在不久之后在市場上看到，但對這個“新貴族”來說，前明年依然還有不少的挑戰，首先面臨的就是價格戰。
根據Digitimes的報道，NAND Flash的價格在經歷了2017年的瘋長之后，2018年年底終于回落到0.08美元每GB 的價格，按照他們的說法，這已經逼近了部分廠商的成本價。他們進一步指出，在跌價、擴產等多重因素影響下，供應鏈洗牌淘汰賽一觸即發，這是國內存儲芯片業者不能忽視的一個重點。
在技術方面，國內存儲應該也還將扮演一個追趕者的角色。
今年五月，全球最大NAND Flash共供應商三星宣布，他們已經開始批量生產第五代V-NAND 3D堆疊閃存。
展開 
4D NAND搶了長江存儲Xtacking的風頭？比一比就知道了
昨天，關于此次峰會，行業主要關注的焦點就是我國的長江存儲在會上正式發布了全新的3D NAND架構：Xtacking。
今天，SK海力士成為了另一家備受關注的企業，因為該公司在峰會上宣布推出全球首款4D NAND閃存。
當下，3D NAND發展的如火如荼，而且相應技術仍處于前沿地帶，而SK海力士的宣傳更加吸引眼球，直接推4D產品。
4D閃存技術并不是SK海力士發明的。據悉，該技術最早是由APlus Flash Technology公司提出的，其技術原理是NAND+類DRAM的混合型存儲器，采用了“一時多工”的平行架構，而3D-NAND只能執行“一時一工”。若一到十工同時在4D閃存系統執行時，其速度會比3D-NAND快一到十倍。
打個比方，按照愛因斯坦的“相對論”， 時間已不是常數，因此，可以認為時間在4D閃存系統中變長了，從而能夠處理更多的事情。反之，時間在3D-NAND系統中可以認為變短了，則處理的事情也就少了。
總的來說，4D閃存的設計理念是集前端高速易失性DRAM和后端低成本、非易失性的3D-NAND于一身，巧妙地克服了3D-NAND的缺點。4D閃存是“統一型設計”架構，在制程工藝不變的情況下，可直接應用到各種3D-NAND上。
4D NAND究竟如何？
實際上，SK海力士在今年5月25日就正式發布了4D NAND產品：96層堆疊的512Gb TLC。本次峰會上，該公司更具體地介紹了該款產品。
展開 內存技術中高縱深比工藝控制的深入研究
內存部分的兩個主力是NAND 快閃內存和DRAM。DRAM是動態、易失和快速的，非常適合用作短期系統內存。相反，NAND 快閃內存是非易失的，這意味著它具有良好的保留性，可很好地用于長期低成本存儲。隨著需求的不斷增加，這兩種內存類型的主要目標都是更快的速度，更高的密度和更低的存儲單元成本1。
為了更好的實現NAND和DRAM的性能，所采用的開發途徑略有不同。DRAM的開發途徑與邏輯產品類似，采用持續微縮的單元設計。這種單元尺寸的微縮推動了多重圖案化技術的引入，并最終在批量制造中需要采用EUV光刻技術。平面 NAND也曾面臨微縮的限制，并最終采取垂直方向上的轉變。這種垂直集成放寬了對3D NAND器件的光刻要求，卻將最復雜的工藝挑戰遷移到沉積和蝕刻2。其主要的結構由交替薄膜沉積，然后對整個堆疊進行高縱深比（HAR）蝕刻。3D NAND中的每個新節點的工藝都采用更高的垂直堆疊。高縱深比結構具有獨特的工藝控制要求，因為溝槽的深度是微米級，而精度要求達到埃級3。如圖1所示，這類HAR結構的示例如3D NAND中的通道電洞，以及高級DRAM中的儲存節點電容。
圖1：3D NAND結構，顯示例如通道電洞的高縱深比（HAR）特征。
3D NAND的一些重點工藝挑戰包括通道電洞和字線輪廓的可變性和缺陷率，以及連接觸點和階梯的短路。DRAM的挑戰包括存儲節點電容輪廓的可變性和缺陷率、位線缺陷以及多重圖案化誤差預算不斷減少。改善這些深窄孔的工藝需要克服缺陷和輪廓控制的挑戰——在開發階段實現良率，并最終在批量生產中提高和維持良率。對于其中一些挑戰目前已有明確的工藝控制解決方案，而其他挑戰則仍處于開發階段。解決這些復雜堆疊的工藝問題需要多管齊下。
展開 長江存儲的殺手锏：Xtracking架構詳解
摘要：
本報告詳細介紹了長江存儲殺手锏技術Xtracking技術在3D NAND的突破，讀完本篇介紹，可以了解如下四個問題。
1）傳統2D NAND遇到的問題，為什么采用3D NAND？
2）3D NAND傳統工藝遇到的問題，為什么要研發Xtracking 架構？
3）Xtracking 架構必須要解決的三個問題是什么？
4）Xtracking架構下的3D NAND加工，對傳輸速度、存儲密度、研發周期的提升作用如何？
正文部分：
NAND實際是串聯式的存儲方式，之前是2D NAND，隨著線寬微縮，成本提高，并且信號有干擾風險。
3D NAND：利用了立體空間提高存儲密度，提高性能，降低成本，減少光刻難度和成本，降低信號干擾的風險。
3D NAND的三大核心競爭力：傳輸速度、存儲密度、和上市周期。
大數據時代：存儲容量成線性增長趨勢。數據增長已進入萬億GB時代，NAND帶寬增速之后。
中間紅色的是存儲電路陣列去，外圍綠色的是外圍邏輯電路，負責驅動、和傳輸的功能。
一般加工時，先生產外圍電路，之后加工陣列部分，會涉及高溫高壓的工藝，此工藝會影響之前已經加工好的邏輯電路。
所以出現矛盾：邏輯電路的線寬無法持續減少，到目前0.13um水平。
存儲密度：芯片利用率低，外圍電路占整個芯片面積無法減少。所以芯片上總有部分面積無法實現存儲作用。
外圍電路的研發、制造周期很長。因為需要把外圍電路制造好，之后把陣列做好。如果出現問題才能發現，然后進行工藝調整。
Xtracking：通過將外圍電路和陣列電路分開加工。外圍電路不需要收到陣列加工時的高溫、高壓的影響，所以可以跟隨邏輯電路的進步發展，未來可以進一步40nm，28nm發展。
展開 西數談中國NAND競爭：2020年前不會帶來改變
但在技術方面，西數、東芝、美光等公司今年底就要量產96層堆棧的3D NAND閃存了，核心容量提升到了1Tb到1.33Tb，長江存儲的3D NAND閃存在技術上確實要落后兩三年時間。
來源：Expreview超能網
