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東芝計劃量產(chǎn)3D NAND，誓言“打倒三星”

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三星開始量產(chǎn)全球首款3D NAND閃存

NAND閃存（以下稱NAND）不僅擔(dān)負(fù)著智能手機(jī)及平板電腦存儲介質(zhì)的職責(zé)，而且也開始在服務(wù)器等領(lǐng)域奪取HDD硬盤的主角寶座�，F(xiàn)在，NAND迎來了技術(shù)進(jìn)步的大轉(zhuǎn)折時期（圖1）。過去20多年里一直對大容量化和低成本化起到推動作用的微細(xì)化技術(shù)越來越接近極限。今后，通過層疊多層存儲單元來提高集成度的“3D化”技術(shù)將會取代微細(xì)化。

圖1 進(jìn)化軸心由橫轉(zhuǎn)向縱 NAND閃存大容量化和低成本化的原動力將從微細(xì)化轉(zhuǎn)向3D化。平面NAND方面，三星與東芝-晟碟聯(lián)盟均在量產(chǎn)19nm工藝產(chǎn)品，SK海力士與美光科技將于2013年下半年開始量產(chǎn)16nm工藝產(chǎn)品。預(yù)計全面轉(zhuǎn)向3D NAND的時間為2015～2016年。

三星電子8月6日宣布開始量產(chǎn)3D NAND。第二天，東芝也宣布將于“2013年度末或2014年度初”開始樣品供貨3D NAND。在8月于美國舉行的“2013年閃存峰會（FMS）”上，各公司紛紛介紹了自己的3D NAND供貨計劃。

進(jìn)化軸由橫轉(zhuǎn)向縱。目前來看，已獲得新進(jìn)化軸的NAND的進(jìn)化不會停止。三星稱，2016～2017年“將以1枚芯片實現(xiàn)1Tbit的存儲容量”。

首先從企業(yè)用SSD開始

“我們的‘V-NAND’是宣告3D內(nèi)存時代拉開序幕的技術(shù)”，三星執(zhí)行副總裁兼半導(dǎo)體研發(fā)中心總經(jīng)理EunSeung Jung在FMS 2013的主題演講上這樣說道。他還介紹了三星已實現(xiàn)量產(chǎn)化的3D NAND“Vertical NAND（V-NAND）”的詳情。

三星的EunSeung Jung就"V-NAND"發(fā)表演講

Jung首先表示，已微細(xì)化至16～19nm工藝的平面構(gòu)造浮柵型NAND（以下稱平面NAND）由于兩個原因迎來了微細(xì)化極限。一個是存儲單元間干擾增大的物理性極限，另一個是蝕刻成本增大的經(jīng)濟(jì)性極限。因此，三星似乎已經(jīng)放棄15nm工藝以后的微細(xì)化。

隨后Jung強(qiáng)調(diào)，V-NAND能夠解決平面NAND的問題。V-NAND采用將電子儲存在SiN膜中的電荷阱型存儲單元來代替平面NAND使用的多晶硅。設(shè)計規(guī)則是層疊24層30～40nm的存儲單元，結(jié)合2bit/cell（MLC）技術(shù)，實現(xiàn)了128Gbit的存儲容量。這相當(dāng)于16～19nm工藝平面NAND的最大存儲容量。V-NAND采用的方法是形成多層膜，然后通過貫通多層膜的開孔加工，一次性形成多層存儲單元。由于可將用來獲得相同存儲容量的設(shè)計規(guī)則由16～19nm放寬至30～40nm，因此可同時解決單元間干擾問題和成本問題。

三星稱，通過從根本上改變存儲結(jié)構(gòu)，還可提高存儲性能。與20nm工藝的平面NAND相比，V-NAND的寫入速度可達(dá)到其兩倍，可擦寫次數(shù)能夠達(dá)到其10倍，耗電量卻只有其1/2。

三星已從8月份開始提供采用V-NAND的首款產(chǎn)品——企業(yè)用SSD的樣品，這是2.5英寸的480G和960GB產(chǎn)品。三星稱，與使用平面NAND的相同容量SSD相比，新產(chǎn)品的隨機(jī)寫入速度提高20％，平均耗電量減少27％。

Jung表示，V-NAND的量產(chǎn)“已順利啟動，合格率也很高，而且具有成本競爭力”。但以后需要由外部客戶進(jìn)行評測，好像生產(chǎn)量還不多。

目前成本還很高

此外，SK海力士也在FMS 2013上宣布，將于2013年底開始樣品供貨128GB的3D NAND，而且，該公司還在開發(fā)更大容量的產(chǎn)品。美光科技也將于2014年1～3月開始樣品供貨3D NAND，估計是存儲單元層數(shù)超過30層的256Gbit產(chǎn)品。

雖然幾乎與這些企業(yè)同時開始樣品供貨3D NAND，但東芝-晟碟聯(lián)盟目前卻把重心放在平面NAND上。晟碟公司技術(shù)開發(fā)副總裁Ritu Shrivastava表示：“3D NAND只有成本低于平面NAND才有意義，層疊24層還不夠�！眱晒�司打算到2016年開始正式量產(chǎn)3D NAND，希望在量產(chǎn)時反超對手。東芝的田中表示：“屆時將實現(xiàn)其他公司無法追隨的芯片面積�！保▓D2）

圖2 東芝-晟碟聯(lián)盟希望在量產(chǎn)階段反超對手 東芝與晟碟認(rèn)為，正在開發(fā)的3D NAND“BiCS”與其他競爭公司的3D NAND相比，在成本及用途廣泛性上處于優(yōu)勢地位。

很多業(yè)內(nèi)人士都認(rèn)為，目前3D NAND的成本還很高。原因是，3D NAND不僅需要進(jìn)行新的投資，而且制造技術(shù)不夠成熟。因此，估計這種產(chǎn)品會首先向企業(yè)用SSD等高端領(lǐng)域滲透，3～4年之后才會進(jìn)入移動終端等低成本領(lǐng)域。（作者：大下淳一，日經(jīng)技術(shù)在線！ 供稿）