3D NAND時代已至！Xtacking技術(shù)點燃存儲國產(chǎn)化希望

　　近日，備受業(yè)界關(guān)注的“2018年中國閃存市場峰會(CFMS2018)”在深圳開幕，來自三星、美光、西部數(shù)據(jù)、長江存儲、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“全球閃存市場的最新發(fā)展、技術(shù)的演進以及行業(yè)應(yīng)用”等話題展開了深度探討。

　　存儲大廠“豪賭”3D NAND TB時代或指日可待

　　據(jù)業(yè)內(nèi)統(tǒng)計，2018年全球半導(dǎo)體市場規(guī)模將達到1500億美金，其中NAND Flash將超過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。NAND產(chǎn)線布局方面，中國閃存市場總經(jīng)理邰煒表示：“今年上半年，各個原廠主要以量產(chǎn)64層為主，下半年部分原廠已經(jīng)轉(zhuǎn)為96層或者64層QLC。從目前情況來看，大規(guī)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，也有部分原廠采用64層QLC量產(chǎn)1TB比如美光，長江存儲也計劃明年量產(chǎn)64層TLC?！?/p>

　　而在成本方面，由于越來越多的廠商開始從2D NAND工藝向3D NAND過渡，2D轉(zhuǎn)3D能夠?qū)AND的尺寸做的更小且容量更大。舉例來講，如果采用2D工藝來量產(chǎn)128GB的閃存芯片，一片可以切割628個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(jù)邰煒介紹：“目前，3D NAND已經(jīng)是各個原廠主要量產(chǎn)的產(chǎn)品，各主要廠商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(shù)據(jù)占75%、美光也達到了90%、SK Hynix則為60%。得益于此，今年NAND Flash存儲市場的存儲密度將達到2300億GB當(dāng)量，價格上經(jīng)歷了2016年和2017年的連續(xù)漲價已經(jīng)開始下滑，2018年的綜合價格指數(shù)跌幅會超過40%，后續(xù)隨著越來越多3D NAND的量產(chǎn)，這個價格還會進一步下跌?！?/p>

　　眾所周知的是，NAND生產(chǎn)工藝每一次的提升，都會促使存儲產(chǎn)品的容量大幅增加。據(jù)悉，目前NAND已從2D極限容量的128GB上升到現(xiàn)在的64層512GB，而96層也會逐漸向512GB過渡，技術(shù)成熟后量產(chǎn)也可達到1TB。同時，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智能手機存儲加速邁向TB時代。

　　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，這一點毋庸置疑。不過，縱使3D閃存的架構(gòu)非常具有競爭力，但它也存在著諸多的技術(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(tǒng)的3D NAND方案來做，外圍電路基本占據(jù)了芯片面積的10%-30%，雖然可以堆積的越來越高，但占據(jù)的面積也會不斷增長。隨著3D NAND逐漸向128層不斷堆疊，外圍電路的面積會逐漸占據(jù)整塊芯片的50%以上，周邊電路的密度會越來越大，最終導(dǎo)致真正的存儲密度的增長會不斷減少;還有就是整個閃存的工藝流程也變得越來越長，推向市場的時間也會加長，對產(chǎn)品的整個市場競爭力都會產(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，長江存儲帶來了其引以為傲的3D Xtacking技術(shù)。長江存儲總經(jīng)理楊士寧博士告訴記者：“采用新型的3D Xtacking架構(gòu)，實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工藝，甚至以后可以更快，由于跟存儲單元完全分開了，這樣周邊電路的速度可以沒有特別大的限制而往上提高。有了這樣一個工藝，我們發(fā)現(xiàn)在64層這個工藝節(jié)點上，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(tǒng)的方法做96層，它的密度也不會比我們用Xtacking 的64層高太多，大概也只高15%左右?！?/p>

　　而且，傳統(tǒng)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非常大，需要一圈圈的試錯，一般會耗費3-6個月的研發(fā)時間?！暗捎肵tacking的話研發(fā)周期會大幅減少，我們估計至少可以減短3個月，因為我們基本上是各個部分都分開來做，最后只需要整合放在一起就好?！睏钍繉幈硎荆@樣即充分利用了存儲單元和外圍電路的獨立加工優(yōu)勢，又實現(xiàn)了并行且模塊化的產(chǎn)品設(shè)計和制造，極大的縮短了3D NAND的開發(fā)時間。據(jù)悉，該方案的相關(guān)產(chǎn)品將于2019年真正實現(xiàn)量產(chǎn)。

　　總之，隨著NAND Flash工藝逐漸從2D向3D過渡，技術(shù)和產(chǎn)能齊升的態(tài)勢下，未來不僅是智能手機，諸如智能家居、智能手表以及汽車智能終端等更多的應(yīng)用場合都將能看到高性價比的NAND產(chǎn)品，且隨著越來越多原廠陸續(xù)布局和推出64層QLC以及96層的TLC等創(chuàng)新技術(shù)，TB級閃存時代也將加速到來。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市場的長江存儲，雖然為國產(chǎn)存儲技術(shù)的發(fā)展點燃了希望，但編者認為其未來在與美日韓廠各方勢力的不斷切磋下，能否真正在全球存儲界站穩(wěn)腳跟，還需要更多時間的考驗和市場的磨練!