3D NAND技術(shù)的轉(zhuǎn)換促進(jìn)產(chǎn)業(yè)洗牌戰(zhàn) 三星/英特爾/東芝各有應(yīng)對(duì)招數(shù)

NAND Flash產(chǎn)業(yè)在傳統(tǒng)的Floating Gate架構(gòu)面臨瓶頸后，正式轉(zhuǎn)進(jìn)3D NAND Flash時(shí)代，目前三星電子（Samsung Electronics）、東芝（Toshiba）的3D NAND技術(shù)最早都是源自于飛索（Spansion）的Charge Trap架構(gòu)，唯一例外的是英特爾（Intel）和美光（Micron）仍是延續(xù)傳統(tǒng)Floating Gate架構(gòu)，但從64層技術(shù)開始，也都會(huì)轉(zhuǎn)成Charge Trap架構(gòu)。

技術(shù)轉(zhuǎn)換往往會(huì)帶給產(chǎn)業(yè)新一輪的洗牌戰(zhàn)，跟不上腳步的制造商可能會(huì)從云端摔下，但也給新的供應(yīng)商加入戰(zhàn)局的機(jī)會(huì)，這次傳統(tǒng)Floating Gate架構(gòu)轉(zhuǎn)換至Charge Trap架構(gòu)，給了大陸加入NAND Flash技術(shù)開發(fā)行列的一張門票，尤其是Charge Trap始祖飛索很早就與大陸合作，雙方的合作是順?biāo)浦?，從NOR Flash一路合作到Charge Trap架構(gòu)的3D NAND技術(shù)。

各家半導(dǎo)體大廠的3D NAND技術(shù)早已如火如荼在開發(fā)中，目前進(jìn)入32層堆疊技術(shù)，業(yè)界都認(rèn)為2017年下半是3D NAND產(chǎn)能大量開出之時(shí)，目前看來時(shí)間點(diǎn)是對(duì)的，但各家半導(dǎo)體大場面臨的考驗(yàn)恐怕會(huì)比預(yù)期艱鉅數(shù)倍。

過去平面NAND Flash芯片朝兩方面前進(jìn)，一是陸續(xù)有SLC、MLC、TLC型NAND Flash芯片的演進(jìn)來提高儲(chǔ)存容量并降低成本；二是制程技術(shù)不斷往前，目前已經(jīng)進(jìn)入18/16/15納米制程，但無法否認(rèn)的是，技術(shù)前進(jìn)的同時(shí)，其NAND Flash的氧化層越薄，芯片可靠性是遞減的，因此需要用額外的方式來增強(qiáng)效能，這又使得成本提升，因此，平面NAND Flash技術(shù)已無法滿足市場需求，開始進(jìn)入3D NAND時(shí)代。

進(jìn)入3D NAND技術(shù)后，制程技術(shù)的演進(jìn)成為其次，堆疊層數(shù)才是重點(diǎn)，層數(shù)越高會(huì)使儲(chǔ)存容量越大。不過，當(dāng)堆疊層數(shù)越高時(shí)，各層對(duì)準(zhǔn)的技術(shù)就很困難，定位技術(shù)必須做的好，因?yàn)槎言礁邥?huì)越難對(duì)準(zhǔn)。

三星曾對(duì)外表示，不久將來會(huì)看到100層堆疊的技術(shù)出現(xiàn)。根據(jù)業(yè)界進(jìn)度，2017年3D NAND技術(shù)會(huì)到80層，2020年到100層，至于3D NAND技術(shù)的堆疊極限在哪里里，各界也有不同的看法，有人甚至認(rèn)為可堆到200層，但以目前技術(shù)挑戰(zhàn)而言，真的堆疊到200層，恐怕對(duì)準(zhǔn)的精準(zhǔn)度是很大考驗(yàn)，可能良率也不見得太好，即使是2020年到100層，恐怕難度都很高。

三星在3D NAND技術(shù)世代上仍是龍頭廠，是全球第一家量產(chǎn)3D NAND技術(shù)的半導(dǎo)體廠，技術(shù)演進(jìn)也最扎實(shí)。三星在2013年推出24層疊的3D NAND芯片，之后32層堆疊、48層堆疊的芯片陸續(xù)問世。

三星計(jì)劃今年第4季轉(zhuǎn)進(jìn)第四代64層堆疊技術(shù)的3D NAND芯片，估計(jì)每片晶圓的儲(chǔ)存容量再提高30%，意味成本持續(xù)下降，三星也對(duì)外指出，100層堆疊以上的技術(shù)不是夢(mèng)。

東芝的3D NAND技術(shù)喊話也相當(dāng)積極，原本號(hào)稱要比三星更早量產(chǎn)64層堆疊技術(shù)的3D NAND芯片，但目前來看并未達(dá)陣。

三星的3D NAND技術(shù)為3D V-NAND，而東芝（Toshiba）和新帝（SanDisk）合作開發(fā)的3D NAND技術(shù)為BiCS，或是稱P-BiCS（Pipe-shaped Bit Cost Scalable），無論是三三星的3D V-NAND架構(gòu)或是東芝的BiCS架構(gòu)，都是源自于Charge Trap Flash（CTF）技術(shù)。

目前所有開發(fā)3D NAND的存儲(chǔ)器大廠中，只有英特爾和美光陣營不是用Charge Trap技術(shù)，該陣營在32層技術(shù)的技術(shù)仍是沿用Floating Gate技術(shù)，應(yīng)該是基于對(duì)于傳統(tǒng)Floating Gate既濟(jì)的高掌握度和成本考量。

舉例，英特爾和美光推出的第一款3D NAND雖然是用Floating Gate技術(shù)生產(chǎn)，但其MLC型NAND Flash核心容量就有256Gb，而TLC型可以做到384Gb，是目前TLC型3D NAND中儲(chǔ)存容量最大的。

英特爾和美光48層堆疊、容量32GB的3D NAND已經(jīng)推出，體積和尺寸都比上一代小，效能更是提升，未來也會(huì)朝第二代64層的3D NAND技術(shù)邁進(jìn)。

值得注意的是，英特爾和美光陣營從64層堆疊技術(shù)開始，會(huì)轉(zhuǎn)用Charge Trap技術(shù)，未來應(yīng)該都是此架構(gòu)。

此外，英特爾除了3D NAND技術(shù)外，也開發(fā)新型的3D XPoint快閃存儲(chǔ)器，屬于自成一格的技術(shù)派別，也讓外界揣測，英特爾在下世代的NAND Flash技術(shù)上，是否有意陸續(xù)和美光畫下界線。

英特爾的3D XPoint快閃存儲(chǔ)器問世時(shí)，引發(fā)整個(gè)半導(dǎo)體業(yè)界的討論，因?yàn)楫?dāng)時(shí)英特爾釋出的信息并不多，但陸續(xù)得知，3D XPoint快閃存儲(chǔ)器其實(shí)是PCM相變化存儲(chǔ)器的一種，不但可取代NAND Flash，也有機(jī)會(huì)取代DRAM。

正值NAND Flash產(chǎn)業(yè)從傳統(tǒng)Floating Gate技術(shù)轉(zhuǎn)移到3D NAND Flash技術(shù)之際，既有的半導(dǎo)體大廠已面臨不少挑戰(zhàn)，變量還很多，但這樣的轉(zhuǎn)折也給了新進(jìn)者一個(gè)加入戰(zhàn)局的機(jī)會(huì)，當(dāng)中最大受益者莫過于大陸。

大陸要提升半導(dǎo)體芯片自制率到50%以上，消耗量龐大的存儲(chǔ)器芯片絕對(duì)是不能缺席的要角，然要搶進(jìn)已經(jīng)如此成熟的產(chǎn)業(yè)，技術(shù)改朝換代之際是最好的時(shí)間點(diǎn)，大陸的存儲(chǔ)器中心長江存儲(chǔ)和武漢新芯就是卡到傳統(tǒng)Floating Gate轉(zhuǎn)到

3D NAND Flash技術(shù)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，又成功獲得飛索（Spansion） Charge trap技術(shù)的一臂之力，至少在進(jìn)入NAND Flash產(chǎn)業(yè)的起跑點(diǎn)上，成功彎道超車拿到門票。

飛索和武漢新芯的合作要追溯至過去武漢新芯一直幫飛索代工NOR Flash芯片。在飛索2014年買給Cypress之前，飛索和三星針對(duì)Charge trap技術(shù)打官司，在和解后三星每年要支付給飛索Charge trap技術(shù)的權(quán)利金，飛索手上握有此技術(shù)算是大贏家，一手向三星收權(quán)利金，另一手授權(quán)給大陸Charge trap技術(shù)。

長江存儲(chǔ)預(yù)計(jì)最快是2017年底量產(chǎn)32層技術(shù)的3D NAND，廣泛而言落后國際大廠兩個(gè)世代。

但業(yè)界仍是存有疑問，因?yàn)?D NAND技術(shù)的難度太高，即使是三星、東芝等大廠3D NAND技術(shù)問世的時(shí)間點(diǎn)都是一再延后，三星的64層技術(shù)也要到年底才量產(chǎn)，長江存儲(chǔ)/武漢新芯目前是2017年底量產(chǎn)32層技術(shù)的3D NAND，但能否用于商用化？以及何時(shí)能追上國際大廠的速度，前方挑戰(zhàn)還很多。