3D NAND時(shí)代已至！Xtacking技術(shù)點(diǎn)燃存儲(chǔ)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(chǎng)峰會(huì)(CFMS2018)”在深圳開幕，來自三星、美光、西部數(shù)據(jù)、長江存儲(chǔ)、慧榮科技、群聯(lián)電子以及江波龍等全球存儲(chǔ)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(chǎng)的最新發(fā)展、技術(shù)的演進(jìn)以及行業(yè)應(yīng)用”等話題展開了深度探討。

　　存儲(chǔ)大廠“豪賭”3D NAND TB時(shí)代或指日可待

　　據(jù)業(yè)內(nèi)統(tǒng)計(jì)，2018年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)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(chǔ)產(chǎn)業(yè)中最為重要的市場(chǎng)。NAND產(chǎn)線布局方面，中國閃存市場(chǎng)總經(jīng)理邰煒表示：“今年上半年，各個(gè)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(chǔ)也計(jì)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(gè)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(gè)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(gè)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(dá)到了90%、SK Hynix則為60%。得益于此，今年NAND Flash存儲(chǔ)市場(chǎng)的存儲(chǔ)密度將達(dá)到2300億GB當(dāng)量，價(jià)格上經(jīng)歷了2016年和2017年的連續(xù)漲價(jià)已經(jīng)開始下滑，2018年的綜合價(jià)格指數(shù)跌幅會(huì)超過40%，后續(xù)隨著越來越多3D NAND的量產(chǎn)，這個(gè)價(jià)格還會(huì)進(jìn)一步下跌。”

　　眾所周知的是，NAND生產(chǎn)工藝每一次的提升，都會(huì)促使存儲(chǔ)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(huì)逐漸向512GB過渡，技術(shù)成熟后量產(chǎn)也可達(dá)到1TB。同時(shí)，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(dá)到1TB的量產(chǎn)水平，這種技術(shù)能力的大幅提升將推進(jìn)智能手機(jī)存儲(chǔ)加速邁向TB時(shí)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(chǔ)產(chǎn)業(yè)做出了莫大的貢獻(xiàn)，這一點(diǎn)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(huì)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(huì)逐漸占據(jù)整塊芯片的50%以上，周邊電路的密度會(huì)越來越大，最終導(dǎo)致真正的存儲(chǔ)密度的增長會(huì)不斷減少;還有就是整個(gè)閃存的工藝流程也變得越來越長，推向市場(chǎng)的時(shí)間也會(huì)加長，對(duì)產(chǎn)品的整個(gè)市場(chǎng)競爭力都會(huì)產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。

　　作為中國本土存儲(chǔ)力量的三大代表之一，長江存儲(chǔ)帶來了其引以為傲的3D Xtacking技術(shù)。長江存儲(chǔ)總經(jīng)理?xiàng)钍繉幉┦扛嬖V記者：“采用新型的3D Xtacking架構(gòu)，實(shí)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(jìn)工藝，甚至以后可以更快，由于跟存儲(chǔ)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(gè)工藝，我們發(fā)現(xiàn)在64層這個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)上，我們的存儲(chǔ)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(huì)比我們用Xtacking 的64層高太多，大概也只高15%左右。”

　　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(huì)非常大，需要一圈圈的試錯(cuò)，一般會(huì)耗費(fèi)3-6個(gè)月的研發(fā)時(shí)間。“但采用Xtacking的話研發(fā)周期會(huì)大幅減少，我們估計(jì)至少可以減短3個(gè)月，因?yàn)槲覀兓旧鲜歉鱾€(gè)部分都分開來做，最后只需要整合放在一起就好。”楊士寧表示，這樣即充分利用了存儲(chǔ)單元和外圍電路的獨(dú)立加工優(yōu)勢(shì)，又實(shí)現(xiàn)了并行且模塊化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造，極大的縮短了3D NAND的開發(fā)時(shí)間。據(jù)悉，該方案的相關(guān)產(chǎn)品將于2019年真正實(shí)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(shì)下，未來不僅是智能手機(jī)，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(chǎng)合都將能看到高性價(jià)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(jí)閃存時(shí)代也將加速到來。作為中國存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)的一大得力干將，以Xtacking技術(shù)切入3D NAND市場(chǎng)的長江存儲(chǔ)，雖然為國產(chǎn)存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展點(diǎn)燃了希望，但編者認(rèn)為其未來在與美日韓廠各方勢(shì)力的不斷切磋下，能否真正在全球存儲(chǔ)界站穩(wěn)腳跟，還需要更多時(shí)間的考驗(yàn)和市場(chǎng)的磨練!