進(jìn)入3D NAND時(shí)代 三星/英特爾/東芝各有各招

　　NAND Flash產(chǎn)業(yè)在傳統的Floating Gate架構面臨瓶頸后，正式轉進(jìn)3D NAND Flash時(shí)代，目前三星電子(Samsung Electronics)、東芝(Toshiba)的3D NAND技術(shù)最早都是源自于飛索(Spansion)的Charge Trap架構，唯一例外的是英特爾(Intel)和美光(Micron)仍是延續傳統Floating Gate架構，但從64層技術(shù)開(kāi)始，也都會(huì )轉成Charge Trap架構。

　　技術(shù)轉換往往會(huì )帶給產(chǎn)業(yè)新一輪的洗牌戰，跟不上腳步的制造商可能會(huì )從云端摔下，但也給新的供應商加入戰局的機會(huì )，這次傳統Floating Gate架構轉換至Charge Trap架構，給了大陸加入NAND Flash技術(shù)開(kāi)發(fā)行列的一張門(mén)票，尤其是Charge Trap始祖飛索很早就與大陸合作，雙方的合作是順水推舟，從NOR Flash一路合作到Charge Trap架構的3D NAND技術(shù)。

　　過(guò)去平面NAND Flash芯片朝兩方面前進(jìn)，一是陸續有SLC、MLC、TLC型NAND Flash芯片的演進(jìn)來(lái)提高儲存容量并降低成本;二是制程技術(shù)不斷往前，目前已經(jīng)進(jìn)入18/16/15納米制程，但無(wú)法否認的是，技術(shù)前進(jìn)的同時(shí)，其N(xiāo)AND Flash的氧化層越薄，芯片可靠性是遞減的，因此需要用額外的方式來(lái)增強效能，這又使得成本提升，因此，平面NAND Flash技術(shù)已無(wú)法滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，開(kāi)始進(jìn)入3D NAND時(shí)代。

　　進(jìn)入3D NAND技術(shù)后，制程技術(shù)的演進(jìn)成為其次，堆疊層數才是重點(diǎn)，層數越高會(huì )使儲存容量越大。不過(guò)，當堆疊層數越高時(shí)，各層對準的技術(shù)就很困難，定位技術(shù)必須做的好，因為堆越高會(huì )越難對準。

　　三星曾對外表示，不久將來(lái)會(huì )看到100層堆疊的技術(shù)出現。根據業(yè)界進(jìn)度，2017年3D NAND技術(shù)會(huì )到80層，2020年到100層，至于3D NAND技術(shù)的堆疊極限在哪里里，各界也有不同的看法，有人甚至認為可堆到200層，但以目前技術(shù)挑戰而言，真的堆疊到200層，恐怕對準的精準度是很大考驗，可能良率也不見(jiàn)得太好，即使是2020年到100層，恐怕難度都很高。

　　三星在3D NAND技術(shù)世代上仍是龍頭廠(chǎng)，是全球第一家量產(chǎn)3D NAND技術(shù)的半導體廠(chǎng)，技術(shù)演進(jìn)也最扎實(shí)。三星在2013年推出24層疊的3D NAND芯片，之后32層堆疊、48層堆疊的芯片陸續問(wèn)世。

　　三星計劃今年第4季轉進(jìn)第四代64層堆疊技術(shù)的3D NAND芯片，估計每片晶圓的儲存容量再提高30%，意味成本持續下降，三星也對外指出，100層堆疊以上的技術(shù)不是夢(mèng)。

　　東芝的3D NAND技術(shù)喊話(huà)也相當積極，原本號稱(chēng)要比三星更早量產(chǎn)64層堆疊技術(shù)的3D NAND芯片，但目前來(lái)看并未達陣。

　　三星的3D NAND技術(shù)為3D V-NAND，而東芝(Toshiba)和新帝(SanDisk)合作開(kāi)發(fā)的3D NAND技術(shù)為BiCS，或是稱(chēng)P-BiCS(Pipe-shaped Bit Cost Scalable)，無(wú)論是三三星的3D V-NAND架構或是東芝的BiCS架構，都是源自于Charge Trap Flash(CTF)技術(shù)。

　　目前所有開(kāi)發(fā)3D NAND的存儲器大廠(chǎng)中，只有英特爾和美光陣營(yíng)不是用Charge Trap技術(shù)，該陣營(yíng)在32層技術(shù)的技術(shù)仍是沿用Floating Gate技術(shù)，應該是基于對于傳統Floating Gate既濟的高掌握度和成本考量。

　　舉例，英特爾和美光推出的第一款3D NAND雖然是用Floating Gate技術(shù)生產(chǎn)，但其MLC型NAND Flash核心容量就有256Gb，而TLC型可以做到384Gb，是目前TLC型3D NAND中儲存容量最大的。

　　英特爾和美光48層堆疊、容量32GB的3D NAND已經(jīng)推出，體積和尺寸都比上一代小，效能更是提升，未來(lái)也會(huì )朝第二代64層的3D NAND技術(shù)邁進(jìn)。

　　值得注意的是，英特爾和美光陣營(yíng)從64層堆疊技術(shù)開(kāi)始，會(huì )轉用Charge Trap技術(shù)，未來(lái)應該都是此架構。

　　此外，英特爾除了3D NAND技術(shù)外，也開(kāi)發(fā)新型的3D XPoint快閃存儲器，屬于自成一格的技術(shù)派別，也讓外界揣測，英特爾在下世代的NAND Flash技術(shù)上，是否有意陸續和美光畫(huà)下界線(xiàn)。

　　英特爾的3D XPoint快閃存儲器問(wèn)世時(shí)，引發(fā)整個(gè)半導體業(yè)界的討論，因為當時(shí)英特爾釋出的信息并不多，但陸續得知，3D XPoint快閃存儲器其實(shí)是PCM相變化存儲器的一種，不但可取代NAND Flash，也有機會(huì )取代DRAM。

　　正值NAND Flash產(chǎn)業(yè)從傳統Floating Gate技術(shù)轉移到3D NAND Flash技術(shù)之際，既有的半導體大廠(chǎng)已面臨不少挑戰，變量還很多，但這樣的轉折也給了新進(jìn)者一個(gè)加入戰局的機會(huì )，當中最大受益者莫過(guò)于大陸。

　　大陸要提升半導體芯片自制率到50%以上，消耗量龐大的存儲器芯片絕對是不能缺席的要角，然要搶進(jìn)已經(jīng)如此成熟的產(chǎn)業(yè)，技術(shù)改朝換代之際是最好的時(shí)間點(diǎn)，大陸的存儲器中心長(cháng)江存儲和武漢新芯就是卡到傳統Floating Gate轉到

　　3D NAND Flash技術(shù)的轉折點(diǎn)，又成功獲得飛索(Spansion) Charge trap技術(shù)的一臂之力，至少在進(jìn)入NAND Flash產(chǎn)業(yè)的起跑點(diǎn)上，成功彎道超車(chē)拿到門(mén)票。

　　飛索和武漢新芯的合作要追溯至過(guò)去武漢新芯一直幫飛索代工NOR Flash芯片。在飛索2014年買(mǎi)給Cypress之前，飛索和三星針對Charge trap技術(shù)打官司，在和解后三星每年要支付給飛索Charge trap技術(shù)的權利金，飛索手上握有此技術(shù)算是大贏(yíng)家，一手向三星收權利金，另一手授權給大陸Charge trap技術(shù)。

　　長(cháng)江存儲預計最快是2017年底量產(chǎn)32層技術(shù)的3D NAND，廣泛而言落后國際大廠(chǎng)兩個(gè)世代。

　　但業(yè)界仍是存有疑問(wèn)，因為3D NAND技術(shù)的難度太高，即使是三星、東芝等大廠(chǎng)3D NAND技術(shù)問(wèn)世的時(shí)間點(diǎn)都是一再延后，三星的64層技術(shù)也要到年底才量產(chǎn)，長(cháng)江存儲/武漢新芯目前是2017年底量產(chǎn)32層技術(shù)的3D NAND，但能否用于商用化?以及何時(shí)能追上國際大廠(chǎng)的速度，前方挑戰還很多。