2018-05-15
3D NAND Flash 再進化!!
預計 2021 年可實現 140 層堆疊
文: Cherry Kwok / 新聞中心
文章索引: IT要聞 硬盤機

IMW 國際儲存器研討會 2018 目前在日本京都舉行,在會上邀請到超過 100 名參業內人仕參與,來自半導體設備製造商應用材料公司的 Sean Kang 發表題 “3D NAND 技術及縮放材料、工藝、設備展望”的演講,提及到未來 3D NAND  Flash 的發展趨勢,預計到 2021 年 3D NAND Flash 的堆疊數將會增加到 140 層以上,同時會較現在的變得更薄。

 

3D NAND Flash 技術在現時廣泛被使用,其設計與 2D NAND 相反,儲存器單元不在一個平面內,而是一個堆疊在另一個層之上 ,以這種方式每顆晶片的儲存容量可以顯著增加,而不必增加晶片面積或者縮細單元,使用 3D-NAND 可以實現更大的結構和單元間隙,這有利於增加產品的耐用性。

 

3D NAND

3D NAND3D NAND

2D NAND 及 3D NAND 技術

3D NAND

Samsung V-NAND 技術

 

大約五年前,第一款 3D NAND 出現了 - Samsung 第一代 24 層的 V-NAND,然後續步發展至 32 層、48 層,目前,大多數廠商已經採用 64 層,SK-Hynix 更進一步採用 72 層,而下一代 3D-NAND 堆疊層數將超過 90 層,比以前增加了 40% 以上,同時儲存堆棧的高度應該從大約 4.5μm 增加到大約 5.5μm,並且因此增加大約 20% ,主要原因是層的厚度從大約 60nm 減小到大約 55nm,在 2015 年 Micron 已經使用新的儲存單元設計以及 CMOS 陣列(CMOS Under Array,CUA)技術,是這一代的關鍵特性。

 

在今年內 3D-NAND 堆疊層數將會發展至超過 90 層,到後年即 2020 年層數會升級至 120 層,路線圖更預期至 2021,3D-NAND 堆疊將可超過 140 層。

 

3D NAND

 

在堆疊層數增加的時候,儲存堆棧的高度也在增大,然而每層的厚度正在縮小,以前的 32/36 層 3D NAND 的堆棧厚度為 2.5μm,層厚度大約 70nm,48 層的閃存堆棧厚度為 3.5μm,層厚度減少到 62nm,現在的 64/72 層 NAND Flash 堆棧厚度大約 4.5μm,每層厚度減少到 60nm,每升級一次堆棧厚度都會變成原來的 1.8 倍,而層厚度會變成 0.86 倍。從路線圖上看,NAND Flash 製造商計劃使用 128 層,如果層厚度再次減小,堆疊應增加到 7μm。預計在2021 年則超過 140 層及 8μm 的堆疊高度。

 

路線圖未有提及儲存容量的資料,但可以預期 3D-NAND Flash 的 Die Size 亦將會隨著堆疊層數的增長而增長,目前,製造商已採用 64 層技術達到每晶片 512Gbit, 96 層將達到每晶片 768 Gbit、128 層應該會有 1024Gbit 的 Die Size,發展至 140 層時可以肯定的是它超過了 1024 Gbit。

 

Toshiba 及 WD 已計劃在今年大規模生產新的 96 層 BiCS4 儲存晶片,至於 Samsung 亦發展 QLC NAND 晶片,將會在第五代 V-NAND 技術實現 96 層這一目標,並在此基礎上推出首款 128 TB SSD。

 

3D NAND

3D NAND

3D NAND

3D NAND

 

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