作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重要分支，存儲(chǔ)器市場(chǎng)地位也在不斷增長(zhǎng)，這點(diǎn)在市場(chǎng)數(shù)據(jù)上反映的很明顯：全球半導(dǎo)體協(xié)會(huì)SIA數(shù)據(jù)顯示，存儲(chǔ)芯片產(chǎn)業(yè)2019年全球銷售額約1200億美元，約占全球半導(dǎo)體市場(chǎng)營(yíng)收4121億美元的30%。進(jìn)入2021年以后，內(nèi)存市場(chǎng)也迎來了自己的一波漲價(jià)，似乎是在預(yù)示著存儲(chǔ)器市場(chǎng)的又一輪火熱。

行業(yè)新紀(jì)錄 用數(shù)據(jù)說話

美光的176層 NAND 技術(shù)，其支持的接口速度為1600MT/s（ONFi總線）,高于96層和128層閃存的1200MT/s,與96層 NAND 相比，讀寫延遲情況改善了35%以上，傳輸速度提升了33%，與使用96層 NAND 的 UFS 3.1模塊相比，美光芯片的總體混合工作負(fù)載改善了約15%，此外176層 NAND 采用緊湊型設(shè)計(jì)，裸片尺寸比市場(chǎng)最接近同類產(chǎn)品縮小近30%，每片 Wafer 將產(chǎn)生更多的 GB 當(dāng)量的 NAND flash。176層 NAND 是滿足小尺寸應(yīng)用需求的理想解決方案，也是閃存產(chǎn)品密度和性能上的又一次重大提升。

用實(shí)力延續(xù)摩爾定律

在摩爾定律的推動(dòng)之下，通過提高晶體管密度來減少產(chǎn)品成本、提升性能成為了半導(dǎo)體巨頭們追逐的重點(diǎn)。要明確的是，與 NOR flash 相比，NAND flash 本身就有著寫入擦除速度快的優(yōu)勢(shì)，IC容量可達(dá)128GB以上，因此通常被用來作為大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，現(xiàn)在市面上GB級(jí)的U盤及SSD硬盤均采用 NAND flash，而 3D NAND 則把存儲(chǔ)單元立體化，意味著每個(gè)存儲(chǔ)單元的單位面積可以大幅下降，還可以通過增加 3D NAND 芯片堆疊層數(shù)從而線性增加存儲(chǔ)密度，但工藝復(fù)雜，難度極高，此前大多數(shù) 3D NAND 均采用20nm以上的工藝。

為了實(shí)現(xiàn)176層3D NAND 閃存技術(shù)，美光結(jié)合了堆棧式替換柵級(jí)架構(gòu)、電荷捕獲和 CMOS-under-array（CuA） 等新技術(shù)。美光科技工藝集成技術(shù)開發(fā)高級(jí)總監(jiān)Kunal Parekh介紹到，其3D NAND專家團(tuán)隊(duì)利用公司專有的CuA技術(shù)在芯片的邏輯器件上構(gòu)建了多層堆棧，將更多內(nèi)存封裝在更緊湊的空間中，極大縮小了176層 NAND 的裸片尺寸，提升了單片晶圓的存儲(chǔ)容量。同時(shí)，美光將其 NAND 單元技術(shù)從傳統(tǒng)的浮動(dòng)?xùn)偶?jí)過渡為電荷捕獲，提高了未來幾代 NAND 的可擴(kuò)展性和性能，除此之外，還采用了替換柵級(jí)結(jié)構(gòu)，利用其中的高導(dǎo)電性金屬字線取代硅層，最終將堆疊層數(shù)提高到了176層。

正如芯片市場(chǎng)經(jīng)常講的一句話：“摩爾定律正在逼近極限”。3D NAND 領(lǐng)域的每一次創(chuàng)新對(duì)行業(yè)來講都十分重要，美光此次在 3D NAND flash的技術(shù)突破，不僅是納米制造業(yè)一次重大創(chuàng)新，也在一定層面上反應(yīng)了美光在 NAND 技術(shù)和制造能力的優(yōu)勢(shì)，有助于擴(kuò)大美光在未來幾代 NAND 上的創(chuàng)新地位。

助力企業(yè)創(chuàng)新方案快速上市 高速時(shí)代用速度說話

對(duì)于行業(yè)用戶而言，這也是一次創(chuàng)新的機(jī)會(huì)：176層 NAND 的出現(xiàn)勢(shì)必會(huì)推動(dòng)固態(tài)硬盤服務(wù)質(zhì)量（QoS）和性能的逐步改進(jìn)，這將使企業(yè)受益匪淺。現(xiàn)如今現(xiàn)代應(yīng)用的虛擬化、共享體系結(jié)構(gòu)和容器，以及對(duì)數(shù)據(jù)分析和人工智能的日益依賴，導(dǎo)致對(duì)存儲(chǔ)復(fù)雜的需求，這些環(huán)境帶來了復(fù)雜的讀寫模式，以至于破壞了原有的存儲(chǔ)性能，也給依賴 NAND 的企業(yè)帶來了挑戰(zhàn)。

針對(duì)這種極具挑戰(zhàn)性的環(huán)境，美光設(shè)計(jì)了176層NAND，通過減小塊尺寸提高 QoS，為數(shù)據(jù)湖、人工智能和大數(shù)據(jù)分析提供了更好的讀取延遲，加快了數(shù)據(jù)的深度分析，而高速的數(shù)據(jù)傳輸速率則可支持實(shí)現(xiàn)一致性極高的快速吞吐量，并支持對(duì)數(shù)據(jù)的即時(shí)訪問，這有利于速度對(duì)業(yè)務(wù)至關(guān)重要的電子商務(wù)、金融服務(wù)和工業(yè)等應(yīng)用，可以確保企業(yè)在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析時(shí)不會(huì)遇到瓶頸。這些優(yōu)勢(shì)將進(jìn)一步加快企業(yè)采用閃存取代傳統(tǒng)存儲(chǔ)的速度，最終使企業(yè)在數(shù)據(jù)推動(dòng)的經(jīng)濟(jì)環(huán)境中占據(jù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

作為各行各業(yè)的基礎(chǔ)構(gòu)建模塊，3D NAND廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、智能邊緣設(shè)備以及現(xiàn)代云工作負(fù)載，美光科技NAND組件產(chǎn)品線高級(jí)經(jīng)理Kevin Kilbuck認(rèn)為，此次176層 NAND 的技術(shù)創(chuàng)新適應(yīng)性很強(qiáng)，可以加速從汽車到云計(jì)算等各個(gè)行業(yè)的創(chuàng)新，并迅速取得成效。由于閃存越來越普及，世界各地的人們都將以某種方式使用最新的技術(shù)，這不單單是美光的工程成就，更重要的是能為數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)帶來價(jià)值。

為了簡(jiǎn)化固件開發(fā)，美光176層 NAND 提供單流程(single-pass)寫算法，使集成更為便捷，從而加快方案上市時(shí)間。除了SSD、eMMC 和 UFS 等系統(tǒng)解決方案，隨著技術(shù)的成熟，美光也會(huì)將這一技術(shù)轉(zhuǎn)向其他要求更高的市場(chǎng)，包括銷售給系統(tǒng)集成商、原始設(shè)備制造商以及自己構(gòu)建系統(tǒng)解決方案的超大型企業(yè)。這些應(yīng)用不僅包括閃存卡、USB存儲(chǔ)和固態(tài)硬盤，也包括閃存陣列等其他存儲(chǔ)解決方案，這符合行業(yè)的發(fā)展規(guī)律，也是美光自身的戰(zhàn)略需求，目前，美光已經(jīng)和很多客戶開展了176層 NAND 的部署工作。

令人興奮的是，美光176層三層單元(TLC) 3D NAND 已在美光新加坡晶圓制造工廠量產(chǎn)并向客戶交付，包括通過其英睿達(dá)(Crucial)消費(fèi)級(jí)SSD產(chǎn)品線，雖然具體產(chǎn)能情況仍然未知，但美光的制造策略是與公司的商業(yè)策略始終匹配的。

“176層 3D NAND 將在市場(chǎng)上取得巨大成功，市場(chǎng)的反應(yīng)非常積極。特別是對(duì)于美光，176層 NAND 將加速并擴(kuò)大我們?cè)谝苿?dòng)、汽車、消費(fèi)類等各個(gè)領(lǐng)域的增長(zhǎng)機(jī)會(huì)。”Kevin Kilbuck表示，誠然，176層 3D NAND 獨(dú)特的功能將提升和拓展從5G到人工智能，從邊緣到云的各種應(yīng)用中的存儲(chǔ)能力。

半導(dǎo)體工藝來到14nm以下，通過 3D NAND 的持續(xù)發(fā)展，使得 NAND 的發(fā)展一再突破瓶頸，NAND 閃存芯片的容量也得以在幾年內(nèi)快速提升，使得 NAND 閃存芯片成為行動(dòng)裝置及計(jì)算機(jī)內(nèi)大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器芯片，而從產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度而言，NAND flash技術(shù)的升級(jí)也將刺激eMMC、UFS等主流產(chǎn)品性能的提升，容量的增加，會(huì)帶來更多創(chuàng)新機(jī)會(huì)。

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