3D NAND閃存來到290層，400層+不遠(yuǎn)了

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/黃晶晶）早在2022年閃存芯片廠商紛紛發(fā)布200+層 3D NAND，并從TLC到QLC得以廣泛應(yīng)用于消費電子、工業(yè)、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域。來到2024年5月目前三星第9代V-NAND 1Tb TLC達(dá)290層，已開始量產(chǎn)。根據(jù)規(guī)劃，2025年主流閃存廠商的產(chǎn)品都將進(jìn)入300層+，甚至400層以上。至于遠(yuǎn)期，到2030年閃存有望突破1000層。

2024年三星第9代 V-NAND已達(dá)290層

前不久，三星宣布第9代V-NAND 1Tb TLC產(chǎn)品開始量產(chǎn)，第9代 V-NAND 采用雙重堆疊技術(shù)達(dá)到了290層。早在2022年11月，三星宣布第8代V-NAND 1Tb TLC量產(chǎn)，V8閃存的層數(shù)為236層。這是時隔兩年，三星再次將閃存層數(shù)進(jìn)一步拉升。

三星第九代V-NAND的位密度比第八代V-NAND提高了約50%。單元干擾避免和單元壽命延長等新技術(shù)特性的應(yīng)用提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性，而消除虛通道孔則顯著減少了存儲單元的平面面積。

來源：三星電子

三星采用的“通道孔蝕刻”技術(shù)通過堆疊模具層來創(chuàng)建電子通路，可在雙層結(jié)構(gòu)中同時鉆孔，達(dá)到三星最高的單元層數(shù)，從而最大限度地提高了制造生產(chǎn)率。

第九代V-NAND配備了下一代NAND閃存接口“Toggle 5.1”，可將數(shù)據(jù)輸入/輸出速度提高33%，最高可達(dá)每秒3.2千兆位（Gbps）。除了這個新接口，三星還計劃通過擴大對PCIe 5.0的支持來鞏固其在高性能固態(tài)硬盤市場的地位。 與上一代產(chǎn)品相比，基于三星在低功耗設(shè)計方面取得的進(jìn)步，第九代V-NAND的功耗也降低了10%。

三星已于5月開始量產(chǎn)第九代V-NAND 1Tb TLC產(chǎn)品，并將于今年下半年開始量產(chǎn)四層單元（QLC）第九代V-NAND。

2025年300層+

2022年美光宣布推出已量產(chǎn)全球首款232層TLC NAND。2024年4月，美光科技宣布其232層 QLC NAND現(xiàn)已量產(chǎn)，并在部分Crucial英睿達(dá)固態(tài)硬盤（SSD）中出貨。同時，美光2500 NVMe SSD也已面向企業(yè)級存儲客戶量產(chǎn)，并向PC OEM廠商出樣。

根據(jù)規(guī)劃，美光將會在2025年量產(chǎn)超過300層3D NAND Flash。

去年8月，SK海力士首次展示了全球首款321層1Tb TLC NAND閃存樣品。321層1Tb TLC NAND的效率比上一代238層512Gb提高了59%。這是由于數(shù)據(jù)存儲的單元可以以更多的單片數(shù)量堆棧至更高，在相同芯片上實現(xiàn)更大存儲容量，進(jìn)而增加了單位晶圓上芯片的產(chǎn)出數(shù)量。

來源：SK海力士

SK海力士NAND閃存開發(fā)擔(dān)當(dāng)副社長崔正達(dá)表示：“我們以通過開發(fā)第五代4D NAND 321層閃存產(chǎn)品，鞏固品牌在NAND技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位”?！?a target="_blank">公司將積極推出人工智能時代所需的高性能、大容量NAND產(chǎn)品，繼續(xù)引領(lǐng)行業(yè)”。

此外，SK海力士宣布，將進(jìn)一步完善321層NAND閃存，并計劃于2025年上半期開始量產(chǎn)。

三星表示，2025-2026年推出第十代3D NAND，采用三重堆疊技術(shù)，達(dá)到 430 層，進(jìn)一步提高NAND的密度。

400層+NAND正在研發(fā)

5月，外媒報道SK海力士正在測試日本半導(dǎo)體設(shè)備大廠東京電子（TEL）最新的低溫蝕刻設(shè)備?？梢栽?70°C工作，以實現(xiàn)400層以上新型3D NAND。

根據(jù)東京電子官網(wǎng)信息，東京電子（TEL）已開發(fā)出一種用于存儲芯片的通孔蝕刻技術(shù)，可用于制造400層以上堆疊的3D NAND閃存。

該新工藝首次將電介質(zhì)蝕刻應(yīng)用于低溫溫度范圍，產(chǎn)生了具有極高蝕刻速率的系統(tǒng)。這項創(chuàng)新技術(shù)不僅可以在33分鐘內(nèi)完成10um深的高寬比刻度，而且與之前的技術(shù)相比，可以減少84%的全球變暖風(fēng)險。這項技術(shù)所帶來的潛在創(chuàng)新將刺激創(chuàng)建更大容量的3D NAND閃存。

來源：東京電子官網(wǎng)

韓媒稱，SK海力士正在考慮從400多層NAND開始應(yīng)用混合鍵合技術(shù)，即將兩片晶圓鍵合起來打造3D NAND產(chǎn)品。而三星電子正計劃將混合鍵合應(yīng)用于NAND V11和V12的量產(chǎn)。

混合鍵合技術(shù)作為下一代半導(dǎo)體制造技術(shù)備受關(guān)注，它包括芯片-晶圓、晶圓-晶圓的混合鍵合，可以用于芯片間的連接。使用銅材質(zhì)直接鍵合，可以充分發(fā)揮整體性能?；旌湘I合是目前最先進(jìn)的異構(gòu)集成技術(shù)（即HI）技術(shù)，能夠縮短信號傳輸距離，提高數(shù)據(jù)吞吐量，降低功耗。

2030年1000層+

根據(jù)各大廠商發(fā)布的規(guī)劃，2030年閃存將突破1000層。其中，三星計劃2030年實現(xiàn)1000層NAND Flash，即V13代產(chǎn)品。鎧俠計劃在2031年批量生產(chǎn)超過1000層堆疊的3D NAND閃存。

為了推動1000層堆疊的閃存得以實現(xiàn)，材料、設(shè)備、設(shè)計、制造、封裝等環(huán)節(jié)的廠商都在努力研發(fā)。除了通孔蝕刻技術(shù)、混合鍵合技術(shù)等之外，例如三星與韓國科學(xué)技術(shù)院（KAIST）的研究人員合作，利用鉿鐵電體的鐵電特性進(jìn)行開發(fā)，通過實驗證明了鉿鐵電體在低壓和QLC 3D VNAND技術(shù)中的顯著性能改進(jìn)。

1000層3D NAND閃存將有望打造PB級固態(tài)硬盤SSD，人工智能的爆發(fā)式發(fā)展、海量數(shù)據(jù)的處理與存儲，都意味著閃存的容量和性能必須盡快地得以提升。