400层NAND：完成开发，准备量产_闪存|芯片|sk海力士

本文由半导体产业纵横（ID：ICVIEWS）综合
除了400层NAND ，三星电子明年还将增加其先进产品线的产量。
三星电子已在其半导体研究所成功完成其突破性400层NAND技术的开发。三星于11月开始将这项先进技术转移到平泽P1厂的量产线上。这一重要里程碑使三星处于NAND闪存技术的前沿，因为它准备与SK海力士等行业对手竞争，后者已宣布量产321层NAND 。
三星电子计划于2025年2月在美国举行的ISSCC（国际固态电路会议）2025上提供有关其1Tb容量400层三级单元（TLC）NAND的详细公告。这种先进NAND的量产预计将于明年下半年开始，尽管一些行业专家预测，如果加快这一进程，生产可能会在第二季度末开始。
除了400层NAND ，三星电子明年还将增加其先进产品线的产量。该公司计划在平泽园区安装新的第9代（286层）生产设施，每月产能为3万~4万片晶圆。此外，三星西安工厂将继续将128层（V6）NAND生产线转换为236层（V8）产品工艺。
400层NAND的开发代表了NAND闪存技术的重大飞跃，该技术已从传统的平面（2D）NAND发展到3D NAND 。该技术涉及垂直堆叠存储单元以提高存储密度和效率。三星为400层NAND引入“三重堆叠”技术，该技术涉及将存储单元堆叠成三层，标志着该领域的重大进步。
目前，三星电子在全球NAND闪存市场占有36.9%的主导市场份额。该公司为保持领导地位而做出的努力，正值SK海力士的激烈竞争。 SK海力士于2023年在全球率先量产238层产品，最近还宣布开始量产321层NAND 。
NAND闪存市场受到各种因素的影响，包括消费者需求、价格趋势以及人工智能（AI）和数据中心等数据密集型应用的兴起。由于全球AI热潮，数据中心用NAND的销量呈上升趋势。不过， 128Gb多层单元（MLC）产品的固定交易价格在11月份下降29.8% ，平均价格为2.16美元。 TrendForce分析称，尽管今年第四季度NAND价格预计将下跌3%~8% ，但企业级固态硬盘（SSD）预计将上涨高达5% 。
三星电子在准备大规模生产400层NAND的同时，也致力于优化晶圆良率。目前， NAND研发阶段的良率仅为10%~20% 。成功将该技术转移到生产线对于实现更高良率和满足市场需求至关重要。
400层还不是终点。根据过去的发展趋势，假设每代高度增加1.35倍左右，可以预测2030年V13一代的堆叠字线数量将超过1000层。 2022年12月，三星在其技术博客上宣布将开发3D NAND技术的未来，目标是“到2030年达到1000层” 。
据悉，在未来几年，芯片产业将致力于将3D NAND闪存的堆栈高度提升至当前水平的四倍，即从200层增加至800层乃至更高，借此额外增加的存储容量来应对市场对各类内存需求的持续增长。
这些新增的层数不仅带来了全新的可靠性挑战，还伴随着一系列递增的可靠性挑战。然而，过去十年间， NAND闪存行业在不断增加堆栈高度。早在2015年，东芝便已宣布推出首个采用硅通孔技术的16芯片堆栈，此举不仅大幅提升了带宽、降低了延迟、加速了I/O速度，更为其他类型内存与逻辑芯片的堆叠铺就了道路。
“起初， NAND的扩展方向是水平的， ”Lam Research蚀刻生产力和设备情报副总裁Tae Won Kim指出， “但十多年前，制造商意识到横向扩展在成本效益上并不占优势，于是转而投向垂直扩展。 ”
堆叠芯片技术为大幅提升密度和加速数据访问速度开辟了新的可能。 ACM Research总经理Mohan Bhan表示：“3D NAND的未来发展趋势将是500至1000层。但要实现这一目标，绝非只是简单重复我们过去所做的那些努力。 ”
在面临的主要传统处理难题中，高纵横比（HAR）蚀刻与沉积技术尤为关键，它们需确保所有层中的字符串保持一致且无空隙。同时，随着多晶硅通道总电阻的增加，通道高度也对读取电流构成了严峻挑战。因此，部分开发人员正尝试采用混合键合的双晶圆解决方案，但这些改进措施也存在一定的局限性。
Brewer Science业务发展经理Daniel Soden表示：“尽管先进制造商始终致力于增加层数，但额外扩展/堆叠层数仍受到蚀刻预算、图案化挑战等多重因素的制约。 ”
串堆叠技术或许是最快（甚至可能是唯一）达到1000层的解决之道。
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400层NAND：完成开发，准备量产

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