3D NAND時(shí)代已至！Xtacking技術(shù)點(diǎn)燃存儲國產(chǎn)化希望

　　近日，備受業(yè)界關(guān)注的“2018年中國閃存市場(chǎng)峰會(huì )(CFMS2018)”在深圳開(kāi)幕，來(lái)自三星、美光、西部數據、長(cháng)江存儲、慧榮科技、群聯(lián)電子以及江波龍等全球存儲界大廠(chǎng)以及英特爾、谷歌等科技界巨頭的代表們齊聚一堂，圍繞“全球閃存市場(chǎng)的最新發(fā)展、技術(shù)的演進(jìn)以及行業(yè)應用”等話(huà)題展開(kāi)了深度探討。

　　存儲大廠(chǎng)“豪賭”3D NAND TB時(shí)代或指日可待

　　據業(yè)內統計，2018年全球半導體市場(chǎng)規模將達到1500億美金，其中NAND Flash將超過(guò)570億美金，中國消耗了全球產(chǎn)能的32%，目前已成為全球存儲產(chǎn)業(yè)中最為重要的市場(chǎng)。NAND產(chǎn)線(xiàn)布局方面，中國閃存市場(chǎng)總經(jīng)理邰煒表示：“今年上半年，各個(gè)原廠(chǎng)主要以量產(chǎn)64層為主，下半年部分原廠(chǎng)已經(jīng)轉為96層或者64層QLC。從目前情況來(lái)看，大規模的量產(chǎn)將集中在2019年上半年，量產(chǎn)容量基本是256GB或者512GB，也有部分原廠(chǎng)采用64層QLC量產(chǎn)1TB比如美光，長(cháng)江存儲也計劃明年量產(chǎn)64層TLC?！?/p>

　　而在成本方面，由于越來(lái)越多的廠(chǎng)商開(kāi)始從2D NAND工藝向3D NAND過(guò)渡，2D轉3D能夠將NAND的尺寸做的更小且容量更大。舉例來(lái)講，如果采用2D工藝來(lái)量產(chǎn)128GB的閃存芯片，一片可以切割628個(gè)Die，但如果采用3D工藝，在成本幾乎不變的前提下64層可以切割出1000個(gè)256GB的Die，更高的晶圓材料利用率也使得量產(chǎn)能力大幅提升。

　　據邰煒介紹：“目前，3D NAND已經(jīng)是各個(gè)原廠(chǎng)主要量產(chǎn)的產(chǎn)品，各主要廠(chǎng)商3D產(chǎn)能的占比方面，三星的3D NAND占總產(chǎn)能的85%、東芝及西部數據占75%、美光也達到了90%、SK Hynix則為60%。得益于此，今年NAND Flash存儲市場(chǎng)的存儲密度將達到2300億GB當量，價(jià)格上經(jīng)歷了2016年和2017年的連續漲價(jià)已經(jīng)開(kāi)始下滑，2018年的綜合價(jià)格指數跌幅會(huì )超過(guò)40%，后續隨著(zhù)越來(lái)越多3D NAND的量產(chǎn)，這個(gè)價(jià)格還會(huì )進(jìn)一步下跌?！?/p>

　　眾所周知的是，NAND生產(chǎn)工藝每一次的提升，都會(huì )促使存儲產(chǎn)品的容量大幅增加。據悉，目前NAND已從2D極限容量的128GB上升到現在的64層512GB，而96層也會(huì )逐漸向512GB過(guò)渡，技術(shù)成熟后量產(chǎn)也可達到1TB。同時(shí)，由于QLC相較于TLC容量更大，所以采用64層QLC以及96層的TLC技術(shù)單顆Die均能夠達到1TB的量產(chǎn)水平，這種技術(shù)能力的大幅提升將推進(jìn)智能手機存儲加速邁向TB時(shí)代。

　　3D Xtacking技術(shù)：中國閃存的“王牌”?

　　3D NAND技術(shù)的逐步成熟，的確為全球存儲產(chǎn)業(yè)做出了莫大的貢獻，這一點(diǎn)毋庸置疑。不過(guò)，縱使3D閃存的架構非常具有競爭力，但它也存在著(zhù)諸多的技術(shù)缺陷，比如周邊電路受到熱力和硬力影響，三極管的速度很難提上去，所以周邊電路的I/O速度也做不高;而且，按照目前傳統的3D NAND方案來(lái)做，外圍電路基本占據了芯片面積的10%-30%，雖然可以堆積的越來(lái)越高，但占據的面積也會(huì )不斷增長(cháng)。隨著(zhù)3D NAND逐漸向128層不斷堆疊，外圍電路的面積會(huì )逐漸占據整塊芯片的50%以上，周邊電路的密度會(huì )越來(lái)越大，最終導致真正的存儲密度的增長(cháng)會(huì )不斷減少;還有就是整個(gè)閃存的工藝流程也變得越來(lái)越長(cháng)，推向市場(chǎng)的時(shí)間也會(huì )加長(cháng)，對產(chǎn)品的整個(gè)市場(chǎng)競爭力都會(huì )產(chǎn)生一定的負面影響。

　　作為中國本土存儲力量的三大代表之一，長(cháng)江存儲帶來(lái)了其引以為傲的3D Xtacking技術(shù)。長(cháng)江存儲總經(jīng)理楊士寧博士告訴記者：“采用新型的3D Xtacking架構，實(shí)際上我們周邊的控制電路基本上可以隨意選擇任何邏輯電路的先進(jìn)工藝，甚至以后可以更快，由于跟存儲單元完全分開(kāi)了，這樣周邊電路的速度可以沒(méi)有特別大的限制而往上提高。有了這樣一個(gè)工藝，我們發(fā)現在64層這個(gè)工藝節點(diǎn)上，我們的存儲產(chǎn)品的密度基本上是業(yè)界最高的，而且如果用比較傳統的方法做96層，它的密度也不會(huì )比我們用Xtacking 的64層高太多，大概也只高15%左右?！?/p>

　　而且，傳統方案由于需要研發(fā)很艱難的工藝，雖然周邊電路不是那么難，但是需要將其整合在同一片晶圓上，電路之間的互相干擾會(huì )非常大，需要一圈圈的試錯，一般會(huì )耗費3-6個(gè)月的研發(fā)時(shí)間?！暗捎肵tacking的話(huà)研發(fā)周期會(huì )大幅減少，我們估計至少可以減短3個(gè)月，因為我們基本上是各個(gè)部分都分開(kāi)來(lái)做，最后只需要整合放在一起就好?！睏钍繉幈硎?，這樣即充分利用了存儲單元和外圍電路的獨立加工優(yōu)勢，又實(shí)現了并行且模塊化的產(chǎn)品設計和制造，極大的縮短了3D NAND的開(kāi)發(fā)時(shí)間。據悉，該方案的相關(guān)產(chǎn)品將于2019年真正實(shí)現量產(chǎn)。

　　總之，隨著(zhù)NAND Flash工藝逐漸從2D向3D過(guò)渡，技術(shù)和產(chǎn)能齊升的態(tài)勢下，未來(lái)不僅是智能手機，諸如智能家居、智能手表以及汽車(chē)智能終端等更多的應用場(chǎng)合都將能看到高性?xún)r(jià)比的NAND產(chǎn)品，且隨著(zhù)越來(lái)越多原廠(chǎng)陸續布局和推出64層QLC以及96層的TLC等創(chuàng )新技術(shù)，TB級閃存時(shí)代也將加速到來(lái)。作為中國存儲產(chǎn)業(yè)的一大得力干將，以Xtacking技術(shù)切入3D NAND市場(chǎng)的長(cháng)江存儲，雖然為國產(chǎn)存儲技術(shù)的發(fā)展點(diǎn)燃了希望，但編者認為其未來(lái)在與美日韓廠(chǎng)各方勢力的不斷切磋下，能否真正在全球存儲界站穩腳跟，還需要更多時(shí)間的考驗和市場(chǎng)的磨練!