層的3D閃存芯片來了，數據傳輸速率提高50%，容量可達2TB。

美光繼上次搶先推出176層3D NAND后，近日又率先推出全球首款232層NAND。

△圖源美光科技

說起來，跟NAND層數較勁這事兒，并不是美光一家在做。

比如美光的老對手三星，相關研究中心也聚焦在層數上：此前，三星曾搶先業界公布了第八代V-NAND的細節，堆棧層數超過200層。

所以這樣“堆高高”，究竟能給芯片性能帶來多大的提升？

堆棧層數就像蓋樓房

層數越高，NAND閃存可具有的容量就越大。

可以做這樣一個簡單的比喻：

在一個人滿為患的城市，這里的房地產價格昂貴，向外擴展成本很大，唯一的辦法是通過增加樓層以支持不斷增長的人口，這里的樓層就相當于NAND層。

同樣的，停車場和一些基礎設施主要位于建筑物下方，以提高空間效率，這相當于最底下的CMOS層。

將NAND的位單元陣列堆疊到更多層中，可在每平方毫米硅片上提供更多存儲位，從而實現更高的密度和更低的成本。

3D NAND把解決思路從單純提高制程工藝轉變為堆疊多層，成功解決了平面NAND在增加容量的同時性能降低的問題，實現容量、速度、能效及可靠性等全方位提升。

△圖源美光科技

和三星等其他競爭芯片相比，美光新的技術將每單位面積存儲的比特密度提高了一倍，每平方毫米封裝14.6Gb。

它的1TB芯片被捆綁在2TB的封裝中，每個封裝的邊長都不超過一厘米，可以存儲大約兩周時長的4K視頻。

此外，美光還對芯片的最底層進行了改進，最底下的CMOS層由邏輯和其他電路組成，這些電路負責控制讀寫操作以及盡可能快速有效地在芯片內外獲取數據。

美光優化了其數據傳輸路徑，降低芯片輸入和輸出的電容，將數據傳輸速率提高了50%，達到2.4Gb/s。

層數的較量

自從NAND 閃存進入3D時代，堆棧層數猶如摩天大樓一樣越來越高，從最初的24/32層一路堆到了現在的176層甚至232層。

層數的較量是整個行業的競爭，三星、美光、SK海力士等企業都致力于層數的突破。

三星是NAND閃存的龍頭企業，3D NAND就源于三星。

2013年，三星設計了一種垂直堆疊單元的方法，它將單元集中在單個樓層（類似高層公寓）上，這也是全球首個3D單元結構“V-NAND”，當年可以實現24層堆疊。

此后，三星不斷更新技術和擴增產業線，10年間推出了7代產品，以維護自己在NAND閃存市場的地位。

2020年，三星推出了176層的第七代“V-NAND”，它采用了“雙堆棧”技術，不是一次性蝕刻所有層，而是將它們分成兩部分，然后一層一層堆疊。

因此，第七代V-NAND相較于與第六代的100層，其單元體積減少了35％，它可以在不增加高度的情況下將層數增加到176，同時還可以降低功耗，使效率提高16％。

不過，雖然三星曾搶先公布了第八代V-NAND的細節，稱其堆棧層數會超過200層，但這回率先量產200+層閃存的卻是美光。

值得一提的是，在此次美光發布的232層3D閃存芯片中，NAND的堆棧技術并不是首創，而是與三星第七代一樣采用“雙堆棧”技術。

也就是說，將232層分成兩部分，每個部分116層，這些層的堆疊是從一個深而窄的孔開始，通過導體和絕緣體的交替層蝕刻。

然后用材料填充孔并加工形成器件的比特存儲部分。蝕刻和填充穿過所有這些層的孔的能力是該技術的關鍵限制。

△圖注：圖源美光科技

目前，國產芯片企業長江存儲的第三代QLC 3D NAND閃存實現了128層堆疊。

對于層數的較量，網友也抱有很樂觀的態度：

增加層數幾乎不會帶來新的問題。

參考鏈接：

[1] https://spectrum.ieee.org/micron-is-first-to-deliver-3d-flash-chips-with-more-than-200-layers

[2] https://news.ycombinator.com/item?id=32243862

[3] https://ee.ofweek.com/2021-12/ART-8320315-8110-30538953.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的232层3D闪存芯片来了：单片容量2TB、传输速度提高50%的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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