1000層3D NAND Flash時(shí)代即將到來(lái)

Lam Research 推出 Lam Cryo 3.0，這是該司經(jīng)過(guò)生產(chǎn)驗證的第三代低溫電介質(zhì)蝕刻技術(shù)，為其客戶(hù)邁向 1,000 層 3D NAND 鋪平道路。隨著(zhù)生成人工智能的普及繼續推動(dòng)對具有更高容量和性能的存儲需求，Lam Cryo 3.0 提供了制造未來(lái)尖端 3D NAND 的關(guān)鍵蝕刻能力。利用超低溫度、高功率受限等離子反應器技術(shù)和表面化學(xué)創(chuàng )新，Lam Cryo 3.0 以業(yè)界領(lǐng)先的精度和輪廓控制進(jìn)行蝕刻。

據 Lam Research 介紹，目前已經(jīng)有 500 萬(wàn)片晶圓使用 Lam 低溫蝕刻技術(shù)制造，是 3D NAND 生產(chǎn)領(lǐng)域的一次突破。新技術(shù)能夠以埃級精度創(chuàng )建高縱橫比 (HAR) 特征，同時(shí)降低對環(huán)境的影響，蝕刻速率是傳統介電工藝的兩倍以上。Lam Cryo 3.0 已面向領(lǐng)先的存儲制造商推出。

到目前為止，3D NAND 主要通過(guò)堆疊垂直存儲單元層來(lái)取得進(jìn)展，這可以通過(guò)蝕刻深而窄的 HAR 存儲通道來(lái)實(shí)現。這些特征與目標輪廓的輕微原子級偏差會(huì )對芯片的電氣性能產(chǎn)生負面影響，并可能影響產(chǎn)量。Lam Cryo 3.0 經(jīng)過(guò)優(yōu)化，可解決這些和其他蝕刻挑戰。

業(yè)界最先進(jìn)的低溫蝕刻技術(shù)

Lam Cryo 3.0 采用該公司獨特的高功率受限等離子反應器、工藝改進(jìn)和遠低于 -0℃的溫度，從而可以利用新的蝕刻化學(xué)成分。當與 Lam 最新的 Vantex 介電系統的可擴展脈沖等離子技術(shù)相結合時(shí)，蝕刻深度和輪廓控制顯著(zhù)提高。使用 Lam Cryo 3.0 技術(shù)，3D NAND 制造商可以蝕刻深度高達 10 微米的存儲通道，特征關(guān)鍵尺寸從頂部到底部的偏差小于 0.1%。

其他亮點(diǎn)包括：

• 卓越的生產(chǎn)效率：與傳統電介質(zhì)工藝相比，Lam Cryo 3.0 的蝕刻速度提高了 2.5 倍，具有更好的晶圓間重復性，可幫助 3D NAND 制造商以更低的成本實(shí)現高產(chǎn)量。

• 更高的可持續性：與傳統蝕刻工藝相比，Lam Cryo 可將每片晶圓的能耗降低 40%，排放量減少高達 90%。

• 最大化設備投資：為了實(shí)現最佳輪廓控制和最快、最深的電介質(zhì)蝕刻，Lam Cryo 3.0 可以集成到 Lam 最新的 Vantex 系統中。它還與該司的 Flex HAR 電介質(zhì)蝕刻機產(chǎn)品組合兼容，所有主要存儲制造商都使用該產(chǎn)品進(jìn)行 3D NAND 批量生產(chǎn)。

三巨頭 3D NAND 進(jìn)展

不過(guò)就目前來(lái)看，主要的閃存巨頭的堆疊層數還停留在 300+層。韓媒 ETNews 報道稱(chēng)，SK 海力士將加速下一代 NAND 閃存的開(kāi)發(fā)，計劃 2025 年末完成 400+ 層堆疊 NAND 的量產(chǎn)準備，2026 年二季度正式啟動(dòng)大規模生產(chǎn)。報道中還提到，SK 海力士新的 400+ 層堆疊 NAND 閃存將采用不同于現有「4D NAND」的整體結構。

SK 海力士目前的 4D NAND 采用了 PUC（PeriUnder Cell，單元下外圍）技術(shù)，將外圍控制電路放置在存儲單元的下方，較更傳統的外圍電路側置設計可減少芯片占用空間。

而 SK 海力士未來(lái)的 NAND 將在兩塊晶圓上分別制造外圍電路和存儲單元，此后采用 W2W（晶圓對晶圓）形式的混合鍵合技術(shù)，將這兩部分整合為完整的閃存。

換句話(huà)說(shuō)，SK 海力士也將采用類(lèi)似長(cháng)江存儲 Xtacking、鎧俠-西部數據 CBA 的結構設計。報道指出，SK 海力士已在著(zhù)手構建 NAND 混合鍵合所需的原材料與設備供應鏈，正對混合鍵合技術(shù)與材料進(jìn)行新的審查；此外三星電子也考慮在下一代 NAND 生產(chǎn)中應用混合鍵合。

NAND 閃存是一種非易失性存儲芯片，即使斷電也能存儲數據。它用于智能手機、USB 驅動(dòng)器和服務(wù)器等設備。據市場(chǎng)研究公司 Omdia 預計，NAND 閃存市場(chǎng)在 2023 年下降 37.7% 后，預計今年將增長(cháng) 38.1%。為了在快速增長(cháng)的市場(chǎng)中占據一席之地，三星也在大力投資 NAND 業(yè)務(wù)。今年 4 月，三星電子宣布其第九代 V-NAND 1Tb TLC 產(chǎn)品開(kāi)始量產(chǎn)，比三星上一代產(chǎn)品提高約 50% 的位密度（bit density），通過(guò)通道孔蝕刻技術(shù)（channel hole etching）提高生產(chǎn)效率。隨著(zhù)人工智能時(shí)代對高性能和大型存儲設備的需求增長(cháng)，這家韓國芯片制造商還計劃明年推出 430 層 NAND 芯片。

近日，美光科技宣布，其第九代（G9）TLC NAND 技術(shù)的 SSD 已正式投入量產(chǎn)并開(kāi)始大量出貨。美光 G9 NAND 傳輸速率 3.6 GB/s 為業(yè)界最高，為個(gè)人設備、邊緣服務(wù)器以及企業(yè)級和云端數據中心的 AI 和數據密集型應用提供了高速帶寬。

與現有競品相比，G9 NAND 的數據傳輸速率提升了 50%，每晶粒的寫(xiě)入帶寬擴大了 99%，讀取帶寬擴大了 88%。

此外，美光 G9 NAND 延續了前代產(chǎn)品的特色，采用 11.5mm x 13.5mm 的封裝，體積較競品縮小了 28%，成為市售體積最小的高密度 NAND。

美光副總裁暨用戶(hù)端儲存事業(yè)部總經(jīng)理 Prasad Alluri 指出，盡管 PCIe Gen4 市場(chǎng)理論上近乎飽和，美光 2650 SSD 采用最新的 G9 NAND 技術(shù)，推進(jìn)了 TLC 用戶(hù)端 SSD 的性能極限。

在 PCMark 10 的測試中，該產(chǎn)品的表現比競品高出 38%，預示著(zhù)將重新定義同等級 SSD 的用戶(hù)體驗。

該產(chǎn)品在 PCIe Gen4 下提供了連續讀取速率高達 7000 MB/s，相較于競品，連續讀取速率最高提升了 70%，連續寫(xiě)入速率最高提升了 103%，隨機讀取速率最高提升了 156%，隨機寫(xiě)入速率最高提升了 85%。