三星由于对HARC蚀刻技术过度自信,导致“栽了跟头”,但是,铠侠和WD及时地放弃了一次性加工的生产方式,所以成功了生产了96层的双层堆叠方式。这让人想起了2020年1月23日逝去的哈佛商业学院的Clayton M. Christensen教授提出的“创新的困境(Innovation Dilemma)”。

各厂家的最新3D NAND

下面我们看看下图5,即比较了各家厂商的最新3D NAND的图。此处最引人注目的是中国的紫光集团旗下的长江存储(YMTC,原XMC)的3D NAND。

浅谈3D NAND Flash技术未来的走向及发展趋势

图5:比较各家厂商的最新3D NAND。(图片出自:Tomohiko Kitajima, Applied Materials, “Materials and process technology driven 3D NAND Scaling beyond 200 pairs ”, IMW2020, Tutorials PART 1.)

2016年3月,YMTC突然宣布要进军3DNAND。YMTC 以较高的薪资待遇汇集了大批的日本、台湾、韩国等地的半导体技术人员,首先致力于32层的研发。仅仅用了一年的时间就成功研发了32层的产品,且跳过48层直接开始研发64层。同时,2019年9月17日,YMTC成功量产了64层。

就YMTC的64层产品而言,控制数据读取、写入的CMOS线路由一种不同于存储单元(Memory Cell)的晶圆制造而成,分别通过Bonding工艺进行贴合。

为了扩大单个芯片的存储密度,一般采用的是将CMOS线路放在存储单元下部的CUA结构(CMOS Under Array),实际上,Intel&Micron和海力士正是采用的这种模式。但是,YMTC却自主研发了此项技术!

在2019年第四季度时间点,YMTC的64层稼动产能不足2万个,但是,在2020年4月12日,YMTC发布说,成功研发了128层的、1.33Terabit、QLC的3D NAND。未来,3D NAND的“风向标”可能要发生变化了。

3D NAND的技术蓝图(Roadmap)

一场出人意料的新冠肺炎促使了远程办公、在线授课、在线诊疗等网上业务的发展。IMW2020也是在线召开的。结果,导致了数据中心(Data Center)的需求暴增,用于服务器的NAND的需求也呈现了爆发式增长。

因此,人们对于3D NAND的高密度化的期待越来越高。其研发的R&D的蓝图如下图6所示。如今,各家厂家都在努力推进128层(铠侠和WD是112层)的量产工作。未来,层数应该还是更高,从蓝图上看,2021年-2022年研发200层,2022年-2023年研发250层以及以上。从技术蓝图来看,Charge Trap方式是具有代表意义的3D NAND结构(如图7)。

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