中国半导体宣告入局全球3D NAND最关键一役,长江存储64层芯片正式量产

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中国半导体宣告入局全球3D NAND最关键一役,长江存储64层芯片正式量产
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紫光集团旗下长江存储在IC China 2019前夕宣布正式开始量产基于Xtacking架构的64层256 Gb TLC 3D NAND芯片,标志着长江存储已成功走出了一条高端芯片设计制造的创新之路,同时,这会是中国半导体技术水平最接近国际大厂的一次。
中国半导体宣告入局全球3D NAND最关键一役,长江存储64层芯片正式量产
由于2018年NAND Flash价格持续大跌,全球NAND Flash阵营纷纷推迟96层3D NAND扩产的计划,导致整个3D NAND技术制程的演进较原本预期慢。目前市面上的96层技术虽然已经量产,但真正流通的数量并不多,主流仍是以64/72层技术的3D NAND芯片为主。因此,这也给了长江存储一个很好的追赶和喘息机会。

业界传言,长江存储即将在2020年跳过96层直接进入128层3D NAND技术,意思是明年此时,国内的3D NAND技术可以跻身于国际大厂行列。

以目前进度来看,2020年将会是100+层3D NAND技术的爆发之年,包括三星电子、SK海力士、东芝、美光等国际NAND Flash主流供应商都已经开始量产96层,并且为128层3D NAND技术热身,2020年即将为最激烈的3D NAND大战拉开序幕。

以此差距来看,若是长江存储能够在2020年成功问鼎128层3D NAND技术,与国际大厂之间的差距缩小至1~1.5代,追上主流供应商仅是一步之遥。

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NAND Flash很早就来到摩尔定律的极限,因此早已经从平面2D NAND转到3D NAND技术。进入3D NAND时代,追求缩小Cell单元不是主要目标,而是通过3D堆叠技术封装更多Cell单元,因此,过去业界常常强调的1x纳米、2x纳米等高端技术也不再是重点。

在这样的时空背景下,2D NAND转进3D NAND也给了国内技术自主阵营一个入局的好时机,紫光集团扶植的长江存储才得以一举成功,以自主研发的3D NAND技术打破国际垄断。

再者,过往NAND Flash的制程结构分为浮动闸极(floating gate)和电荷捕捉(charge trap)两派,彼此原理和特性都大不相同,但Floating Gate结构一直是2D NAND供应商的共识。

直到3D NAND技术时代来临之后,三星、东芝、SK海力士等主流供应商都转到charge trap技术,长江存储也是采用charge trap技术结构。

相较于Floating Gate结构,charge trap技术结构主要是看好其制造工艺更简单、存储单元间距可以更小、可靠度较高、隧道氧化层老化磨损速度也可降低。但美光、英特尔的选择则是不同,是继续将floating gate结构用于3D NAND技术中。

长江存储的64层3D NAND特殊之处在于,是全球首款基于Xtacking架构设计并实现量产的3D NAND芯片。

长江存储指出,Xtacking可实现在两片独立的晶圆上分别加工外围电路和存储单元,这样的做法有利于选择更先进的制造工艺。再者,当两片晶圆各自完工后,Xtacking技术只需一个处理步骤就可通过数十亿根垂直互联通道(VIA)将两片晶圆键合,会比传统3D NAND闪存架构带来更快的I/O传输速度、高的存储密度,以及有助于缩短产品上市周期。

中国半导体宣告入局全球3D NAND最关键一役,长江存储64层芯片正式量产
长江存储是紫光集团收购武汉新芯科技之后于2016年7月成立,目前已成为国内唯一打破国际垄断的3D NAND供应商,更发展成为国家存储基地的代表。长江存储在3D NAND技术上的重大里程碑,是于2018年量产32层3D NAND芯片,当时是试验性生产,目的在于证明3D NAND技术是可行且成功的。

此刻,则是再度宣布导入Xtacking技术的64层3D NAND正式量产,长江存储并计划推出64层3D NAND的固态硬盘SSD、UFS等产品,主攻数据中、企业级服务器、个人电脑和移动设备等。

长江存储第一期的单月产能约10万片规模,随着64层3D NAND芯片量产,将开始加快投片速度,推测若是进度顺利,也将推进第二期生产基地的开工。届时,将力拼营运规模,有助于国内3D NAND芯片启动规模化量产。

长江存储成功研发64层3D NAND,标志着已成功走出了一条高端芯片设计制造的创新之路。公司表示,仍将持续投入研发资源,以通过技术和产品的迭代,使每一代产品都具备强劲的市场竞争力。

长江存储联席首席技术官、技术研发中心高级副总裁程卫华表示,通过将Xtacking架构引入批量生产,能够显著提升产品性能,缩短开发周期和生产制造周期,从而推动高速大容量存储解决方案市场的快速发展。

程卫华也提到,随着5G、人工智能、超大规模数据中心的时代到临,全球对于3D NAND芯片的需求将持续增长,长江存储64层3D NAND闪存产品的量产将为全球存储器市场健康发展注入新动力。

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