三星开始量产3D NAND，1枚芯片实现1Tbit存储容量

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NAND闪存（以下称NAND）不仅担负着智能手机及平板电脑存储介质的职责，而且也开始在服务器等领域夺取HDD硬盘的主角宝座。现在，NAND迎来了技术进步的大转折时期（图1）。过去20多年里一直对大容量化和低成本化起到推动作用的微细化技术越来越接近极限。今后，通过层叠多层存储单元来提高集成度的“3D化”技术将会取代微细化。

图1 进化轴心由横转向纵 NAND闪存大容量化和低成本化的原动力将从微细化转向3D化。平面NAND方面，三星与东芝-晟碟联盟均在量产19nm工艺产品，SK海力士与美光科技将于2013年下半年开始量产16nm工艺产品。预计全面转向3D NAND的时间为2015～2016年。

三星电子8月6日宣布开始量产3D NAND。第二天，东芝也宣布将于“2013年度末或2014年度初”开始样品供货3D NAND。在8月于美国举行的“2013年闪存峰会（FMS）”上，各公司纷纷介绍了自己的3D NAND供货计划。

进化轴由横转向纵。目前来看，已获得新进化轴的NAND的进化不会停止。三星称，2016～2017年“将以1枚芯片实现1Tbit的存储容量”。

首先从企业用SSD开始

“我们的‘V-NAND’是宣告3D内存时代拉开序幕的技术”，三星执行副总裁兼半导体研发中心总经理EunSeung Jung在FMS 2013的主题演讲上这样说道。他还介绍了三星已实现量产化的3D NAND“Vertical NAND（V-NAND）”的详情。

三星的EunSeung Jung就"V-NAND"发表演讲

Jung首先表示，已微细化至16～19nm工艺的平面构造浮栅型NAND（以下称平面NAND）由于两个原因迎来了微细化极限。一个是存储单元间干扰增大的物理性极限，另一个是蚀刻成本增大的经济性极限。因此，三星似乎已经放弃15nm工艺以后的微细化。

随后Jung强调，V-NAND能够解决平面NAND的问题。V-NAND采用将电子储存在SiN膜中的电荷阱型存储单元来代替平面NAND使用的多晶硅。设计规则是层叠24层30～40nm的存储单元，结合2bit/cell（MLC）技术，实现了128Gbit的存储容量。这相当于16～19nm工艺平面NAND的最大存储容量。V-NAND采用的方法是形成多层膜，然后通过贯通多层膜的开孔加工，一次性形成多层存储单元。由于可将用来获得相同存储容量的设计规则由16～19nm放宽至30～40nm，因此可同时解决单元间干扰问题和成本问题。

三星称，通过从根本上改变存储结构，还可提高存储性能。与20nm工艺的平面NAND相比，V-NAND的写入速度可达到其两倍，可擦写次数能够达到其10倍，耗电量却只有其1/2。

三星已从8月份开始提供采用V-NAND的首款产品——企业用SSD的样品，这是2.5英寸的480G和960GB产品。三星称，与使用平面NAND的相同容量SSD相比，新产品的随机写入速度提高20％，平均耗电量减少27％。

Jung表示，V-NAND的量产“已顺利启动，合格率也很高，而且具有成本竞争力”。但以后需要由外部客户进行评测，好像生产量还不多。

目前成本还很高

此外，SK海力士也在FMS 2013上宣布，将于2013年底开始样品供货128GB的3D NAND，而且，该公司还在开发更大容量的产品。美光科技也将于2014年1～3月开始样品供货3D NAND，估计是存储单元层数超过30层的256Gbit产品。

虽然几乎与这些企业同时开始样品供货3D NAND，但东芝-晟碟联盟目前却把重心放在平面NAND上。晟碟公司技术开发副总裁Ritu Shrivastava表示：“3D NAND只有成本低于平面NAND才有意义，层叠24层还不够。”两公司打算到2016年开始正式量产3D NAND，希望在量产时反超对手。东芝的田中表示：“届时将实现其他公司无法追随的芯片面积。”（图2）

图2 东芝-晟碟联盟希望在量产阶段反超对手 东芝与晟碟认为，正在开发的3D NAND“BiCS”与其他竞争公司的3D NAND相比，在成本及用途广泛性上处于优势地位。

很多业内人士都认为，目前3D NAND的成本还很高。原因是，3D NAND不仅需要进行新的投资，而且制造技术不够成熟。因此，估计这种产品会首先向企业用SSD等高端领域渗透，3～4年之后才会进入移动终端等低成本领域。（作者：大下淳一，日经技术在线！ 供稿）