關(guān)于浮柵技術(shù)的介紹和分析以及應(yīng)用

英特爾(Intel)和美光(Micron)合作研發(fā)NAND flash多年，8日宣布準(zhǔn)備拆伙，將在完成第三代3D NAND研發(fā)之后，正式分道揚(yáng)鑣。

Anandtech、巴倫報(bào)導(dǎo)，英特爾和美光12年前成立合資公司IM Flash Technologies，發(fā)展NAND。英特爾資助研發(fā)成本，并可分享NAND銷售收益。不過(guò)兩家公司NAND策略迥異，英特爾的NAND幾乎全用于企業(yè)市場(chǎng)的固態(tài)硬盤(pán)(SSD)。美光除了販?zhǔn)跾SD、也供應(yīng)NAND flash芯片。

目前兩家公司的3D NAND制程，進(jìn)入第二代，可堆疊64層，正在研發(fā)第三代，預(yù)料可堆疊96層，預(yù)計(jì)在2018年底、2019年初問(wèn)世。此一制程之后，英特爾和美光將各走各的路。

Anandtech猜測(cè)，也許是NAND堆疊層數(shù)破百之后，需要調(diào)整String Stacking的堆疊方式，兩家公司對(duì)此看法不同，因而分手。另一個(gè)可能是，目前3D NAND的生產(chǎn)主流是電荷儲(chǔ)存式(Charge trap) ，三星電子等都采用此一方式，英特爾/美光是唯一采用浮柵 (floating gate)架構(gòu)的業(yè)者。也許是兩家公司中有一家想改采電荷儲(chǔ)存式架構(gòu)，但是此舉等于坦承失敗，代表從2D NAND轉(zhuǎn)換成3D NAND后，續(xù)用浮柵是錯(cuò)誤決定，因而鬧翻。

值得注意的是，兩家公司仍會(huì)繼續(xù)共同研發(fā)3D XPoint存儲(chǔ)，此一技術(shù)被譽(yù)為打破摩爾定律的革命技術(shù)。

英特爾、美光(Micron Technology)開(kāi)發(fā)出新世代存儲(chǔ)芯片「3D Xpoint」，分析師相當(dāng)看好此一新科技，有人稱這是革命性技術(shù)，可打破摩爾定律的束縛，顯示美光和英特爾的研發(fā)能力不遜于韓廠。

巴倫2015年報(bào)導(dǎo)，瑞信的John Pitzer為美光大多頭，他高度贊賞3D Xpoint，認(rèn)為未來(lái)3~5年商機(jī)為每年90~120億美元，美光/英特爾或許能拿下50%市占。他估計(jì)伺服器DRAM市場(chǎng)將從當(dāng)前的80億美元，成長(zhǎng)到130~170億美元，企業(yè)/數(shù)據(jù)中心NAND也會(huì)從當(dāng)前的60億美元，成長(zhǎng)到90~100億美元；新技術(shù)可分別吃下兩大市場(chǎng)的30%市值。

MKM Partners的Ian Ing則稱，過(guò)去50年來(lái)，存儲(chǔ)設(shè)計(jì)都以電晶體為基礎(chǔ)，3D Xpoint或許會(huì)打破限制。

幾大陣型的NAND Flash區(qū)別

在主要的NAND廠商中，三星最早量產(chǎn)了3D NAND，其他幾家公司在3D NAND閃存量產(chǎn)上要落后三星至少2年時(shí)間，Intel、美光前年才推出3D NAND閃存，Intel去年才發(fā)布了首款3D NAND閃存的SSD，不過(guò)主要是面向企業(yè)級(jí)市場(chǎng)的。

這四大豪門(mén)的3D NAND閃存所用的技術(shù)不同，堆棧的層數(shù)也不一樣，而Intel在常規(guī)3D NAND閃存之外還開(kāi)發(fā)了新型的3D XPoint閃存，它跟目前的3D閃存有很大不同，屬于殺手锏級(jí)產(chǎn)品，值得關(guān)注。

1）三星：最早量產(chǎn)的V-NAND閃存

三星是NAND閃存市場(chǎng)最強(qiáng)大的廠商，在3D NAND閃存上也是一路領(lǐng)先，他們最早在2013年就開(kāi)始量產(chǎn)3D NAND閃存了。在3D NAND路線上，三星也研究過(guò)多種方案，最終量產(chǎn)的是VG垂直柵極結(jié)構(gòu)的V-NAND閃存，目前已經(jīng)發(fā)展了三代V-NAND技術(shù)，堆棧層數(shù)從之前的24層提高到了48層，TLC類型的3D NAND核心容量可達(dá)到256Gb容量，在自家的840、850及950系列SSD上都有使用。

值得一提的是，三星在3D NAND閃存上領(lǐng)先不光是技術(shù)、資金的優(yōu)勢(shì)，他們首先選擇了CTF電荷擷取閃存（charge trap flash，簡(jiǎn)稱CTF）路線，相比傳統(tǒng)的FG（Floating Gate，浮柵極）技術(shù)難度要小一些，這多少也幫助三星占了時(shí)間優(yōu)勢(shì)。

三星3D NAND產(chǎn)品一路從堆疊24層、32層到48層等，目前堆疊64層3D NAND已是整體產(chǎn)能中的主流。過(guò)去堆疊24層、32層及48層產(chǎn)品，其單位容量生產(chǎn)成本也許僅較2D NAND貴一些或相同，但是從堆疊64層3D NAND開(kāi)始，其生產(chǎn)成本與功能優(yōu)勢(shì)皆大幅超過(guò)2D NAND。

三星內(nèi)部人士表示，2018年將努力讓堆疊64層3D NAND生產(chǎn)比重過(guò)半，至于堆疊96層3D NAND產(chǎn)品，計(jì)劃將于2018年上半開(kāi)始正式投產(chǎn)，未來(lái)堆疊64層及96層產(chǎn)品，將是三星3D NAND的兩大主力，而且到了2018年下半，3D NAND生產(chǎn)比重也計(jì)劃進(jìn)一步拉高至90%以上。

據(jù)Digitimes消息，三星3D NAND比重已在2017年第4季突破80%，三星計(jì)劃除了部分車用產(chǎn)品外，2018年將進(jìn)一步提升3D NAND生產(chǎn)比重至90%以上，全面進(jìn)入3D NAND時(shí)代。

2）東芝/閃迪：獨(dú)辟蹊徑的BiCS技術(shù)

東芝是閃存技術(shù)的發(fā)明人，雖然現(xiàn)在的份額和產(chǎn)能被三星超越，不過(guò)東芝在NAND及技術(shù)領(lǐng)域依然非常強(qiáng)大，很早就投入3D NAND研發(fā)了，2007年他們獨(dú)辟蹊徑推出了BiCS技術(shù)的3D NAND——之前我們也提到了，2D NAND閃存簡(jiǎn)單堆棧是可以作出3D NAND閃存的，但制造工藝復(fù)雜，要求很高，而東芝的BiCS閃存是Bit Cost Scaling，強(qiáng)調(diào)的就是隨NAND規(guī)模而降低成本，號(hào)稱在所有3D NAND閃存中BiCS技術(shù)的閃存核心面積最低，也意味著成本更低。

東芝和閃迪是戰(zhàn)略合作伙伴，雙方在NAND領(lǐng)域是共享技術(shù)的，他們的BiCS閃存前年開(kāi)始量產(chǎn)。去年6月，東芝聯(lián)合西部數(shù)據(jù)（Western Digital）旗下閃迪（SanDisk）宣布，研發(fā)出全球首款采用堆棧96層工藝技術(shù)的3D NAND Flash產(chǎn)品，且已完成試作、確認(rèn)基本動(dòng)作。

該款堆棧96層的3D NAND試作品為256Gb(32GB) ，相比目前64層堆棧的閃存使用的BiCS 3技術(shù)，96層3D NAND閃存使用的是BiCS 4技術(shù)（3bit/cell，TLC），BiCS 4技術(shù)最大的意義不只是堆棧層數(shù)更多，西數(shù)提到96層3D NAND閃存不僅會(huì)有TLC類型的，還會(huì)支持QLC，也就是4bit MLC閃存。

3）SK Hynix：悶聲發(fā)財(cái)?shù)?D NAND

在這幾家NAND廠商中，SK Hynix的3D NAND最為低調(diào)，相關(guān)報(bào)道很少，以致于找不到多少SK Hynix的3D NAND閃存資料，不過(guò)從官網(wǎng)公布的信息來(lái)看，SK Hynix的3D NAND于 2014年Q4推出的第一代，2015年Q3季度推出的第二代，前年Q4推出的則是第三代3D NAND閃存，只不過(guò)前面三代產(chǎn)品主要面向eMCC 5.0/5.1、UFS 2.0等移動(dòng)市場(chǎng)，去年推出的第四代3D NAND閃存則會(huì)針對(duì)UFS 2.1、SATA及PCI-E產(chǎn)品市場(chǎng)。

SK Hynix的3D NAND閃存堆棧層數(shù)從36層起步，不過(guò)真正量產(chǎn)的是48層堆棧的3D NAND閃存，MLC類型的容量128Gb，TLC類型的也可以做到256Gb容量。

去年四月，SK海力士宣布研發(fā)出全球首款，容量 256Gb 的第 4 代 72 層堆疊 3D NAND Flash，預(yù)計(jì) 2017 年下半年量產(chǎn)。而該產(chǎn)品量產(chǎn)后，將超越當(dāng)時(shí)由日本半導(dǎo)體大廠東芝（Toshiba）所推出的容量 256Gb 的 64 層 3D NAND Flash 的儲(chǔ)存密度。

4）Intel/美光：容量最高的3D NAND閃存

這幾家廠商中，Intel、美光的3D NAND閃存來(lái)的最晚，前年才算正式亮相，不過(guò)好菜不怕晚，雖然進(jìn)度上落后了點(diǎn)，但I(xiàn)MFT的3D NAND有很多獨(dú)特之處，首先是他們的3D NAND第一款采用FG浮柵極技術(shù)量產(chǎn)的，所以在成本及容量上更有優(yōu)勢(shì)，其MLC類型閃存核心容量就有256Gb，而TLC閃存則可以做到384Gb，是目前TLC類型3D NAND閃存中容量最大的。

值得一提的是，美光、Intel的3D NAND容量密度是最高的。

前年的ISSCC大會(huì)上美光還公布了容量高達(dá)768Gb的3D NAND閃存論文，雖然短時(shí)間可能不會(huì)量產(chǎn)，但已經(jīng)給人帶來(lái)了希望。

不過(guò)Intel的殺手锏在于3D XPoint閃存。

IMFT在3D NAND閃存上進(jìn)展緩慢已經(jīng)引起了Intel的不滿，雖然雙方表面上還很和諧，但不論是16nm閃存還是3D閃存，Intel跟美光似乎都有分歧，最明顯的例子就是Intel都開(kāi)始采納友商的閃存供應(yīng)了，之前發(fā)布的540s系列硬盤(pán)就用了SK Hynix的16nm TLC閃存，沒(méi)有用IMFT的。

Intel、美光不合的證據(jù)還有最明顯的例子——那就是Intel甩開(kāi)美光在中國(guó)大連投資55億升級(jí)晶圓廠，準(zhǔn)備量產(chǎn)新一代閃存，很可能就是3D XPoint閃存，這可是Intel的殺手锏。

這個(gè)3D XPoint閃存我們之前也報(bào)道過(guò)很多了，根據(jù)Intel官方說(shuō)法，3D XPoint閃存各方面都超越了目前的內(nèi)存及閃存，性能是普通顯存的1000倍，可靠性也是普通閃存的1000倍，容量密度是內(nèi)存的10倍，而且是非易失性的，斷電也不會(huì)損失數(shù)據(jù)。

由于還沒(méi)有上市，而且Intel對(duì)3D XPoint閃存口風(fēng)很嚴(yán)，所以我們無(wú)法確定3D XPpoint閃存背后到底是什么，不過(guò)比較靠譜的說(shuō)法是基于PCM相變存儲(chǔ)技術(shù)，Intel本來(lái)就是做存儲(chǔ)技術(shù)起家的，雖然現(xiàn)在的主業(yè)是處理器，但存儲(chǔ)技術(shù)從來(lái)沒(méi)放松，在PCM相變技術(shù)上也研究了20多年了，現(xiàn)在率先取得突破也不是沒(méi)可能。

相比目前的3D NAND閃存，3D XPoint閃存有可能革掉NAND及DRAM內(nèi)存的命，因?yàn)樗瑫r(shí)具備這兩方面的優(yōu)勢(shì)，所以除了做各種規(guī)格的SSD硬盤(pán)之外，Intel還準(zhǔn)備推出DIMM插槽的3D XPoint硬盤(pán)，現(xiàn)在還不能取代DDR內(nèi)存，但未來(lái)一切皆有可能。

據(jù)了解，未來(lái)兩代XPoint正在開(kāi)發(fā)中。這可能會(huì)將XPoint芯片內(nèi)部的分層從2層增加到4層，然后再到8層，每次增加層數(shù)芯片容量都會(huì)翻番。另外，也可以通過(guò)堆疊芯片來(lái)達(dá)到同樣的目的。

還有另外一種說(shuō)法和猜測(cè)是，這兩種增加容量的方法都面臨困難。