新一代3D NAND技術(shù)已迎來新的戰(zhàn)局，繼美光和SK海力士在2020年底陸續(xù)推出新一代176層3D NAND之后，鎧俠和西部數(shù)據(jù)也正式宣布推出162層3D NAND技術(shù)，三星也稱將在2021年推出第七代V-NAND，再加上英特爾大力推廣144層3D NAND，硝煙已四起。

鎧俠與西部數(shù)據(jù)162層3D NAND，每片Wafer晶圓Bit產(chǎn)量將增加70%

2月20日消息，Kioxia（鎧俠）和西部數(shù)據(jù)今天宣布，雙方合作開發(fā)了第六代162層3D閃存技術(shù)。這是兩家企業(yè)建立20年合作關(guān)系的又一里程碑，也是兩家公司迄今密度最高、最先進(jìn)的3D NAND技術(shù)。

Kioxia首席技術(shù)官M(fèi)asaki Momodomi表示：“通過我們長達(dá)20年可靠的合作關(guān)系，Kioxia和西部數(shù)據(jù)成功地在制造和研發(fā)方面創(chuàng)造了無與倫比的能力。總的來說，我們生產(chǎn)世界上30％以上的閃存，并提供了令人信服的價(jià)格以及出色的容量，性能和可靠性。我們每個(gè)人都在個(gè)人電子產(chǎn)品到數(shù)據(jù)中心的一些列以數(shù)據(jù)為中心應(yīng)用中，以及由5G網(wǎng)絡(luò)、人工智能和自主系統(tǒng)促成的新興應(yīng)用中提供這一價(jià)值主張?！?/p>

這款第六代3D閃存采用了超越傳統(tǒng)的先進(jìn)架構(gòu)，與第五代技術(shù)相比，橫向單元陣列密度提高了10%。這種橫向擴(kuò)展的進(jìn)步，結(jié)合162層堆疊式垂直存儲(chǔ)器，與112層堆疊技術(shù)相比，可將芯片尺寸縮小40%，從而優(yōu)化了成本。Kioxia和西部數(shù)據(jù)的團(tuán)隊(duì)還采用了陣列CMOS電路布局和四路同時(shí)操作，與上一代產(chǎn)品相比，這兩種技術(shù)的應(yīng)用使性能提高了近2.4倍，讀取延遲上提高了10％。I/O性能也提高了66％，從而使下一代接口能夠支持更快的傳輸速率，滿足不斷增長的性能需求。

總體而言，與上一代產(chǎn)品相比，新的3D NAND降低了每單位的成本，并使每個(gè)晶圓的存儲(chǔ)數(shù)量增加了70％。Kioxia和西部數(shù)據(jù)繼續(xù)推動(dòng)創(chuàng)新，以確保不斷擴(kuò)大規(guī)模，滿足客戶及其多樣化應(yīng)用的需求。

鎧俠和西部數(shù)據(jù)在提高3D NAND技術(shù)的同時(shí)，新工廠產(chǎn)能也呈增長之勢，其在巖手縣北上市新建成的K1工廠已在2020年開始少量投產(chǎn)，2021年將逐漸增加產(chǎn)量。此外，鎧俠和西部數(shù)據(jù)也正在四日市存儲(chǔ)器生產(chǎn)基地北側(cè)新建Fab7工廠，第一階段建設(shè)計(jì)劃于2022年春季完成，在現(xiàn)有的K1工廠旁擴(kuò)產(chǎn)K2廠區(qū)，計(jì)劃2022年春季完成，待新工廠建成后，將可望量產(chǎn)162層3D NAND。

美光176層3D NAND使裸片尺寸減小約30%，已在新加坡工廠量產(chǎn)

美光是在2020年11月份宣布開始批量生產(chǎn)全球首個(gè)176層3D NAND Flash。與上一代128層3D NAND技術(shù)相比，將讀取延遲和寫入延遲改善了35%以上，基于ONFI接口協(xié)議規(guī)范，最大數(shù)據(jù)傳輸速率1600 MT/s，提高了33%，混合工作負(fù)載性能提高15%，緊湊設(shè)計(jì)使裸片尺寸減小約30%，每片Wafer將產(chǎn)生更多的GB當(dāng)量的NAND Flash。

美光新的176層3D NAND已在新加坡工廠量產(chǎn)，并已通過其Crucial消費(fèi)類SSD產(chǎn)品線送樣給客戶，將在2021年推出基于該技術(shù)的新產(chǎn)品，瞄準(zhǔn)5G、AI、云和智能邊緣領(lǐng)域的增長機(jī)會(huì)，滿足移動(dòng)、汽車、客戶端和數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域不斷增長的存儲(chǔ)需求。

SK海力士176層3D NAND將Bit生產(chǎn)率提高35%以上，2021年新UFS和SSD產(chǎn)品將面世

SK海力士在2020年12月推出的新一代176層4D NAND，與上一代產(chǎn)品相比，Bit生產(chǎn)率提高了35%以上，從而實(shí)現(xiàn)了差異化的成本競爭力，讀取速度比上一代加快了20%，同時(shí)數(shù)據(jù)傳輸速度也提高了33%，達(dá)到1.6Gbps。此外，SK海力士還將基于176層推出1Tb容量的4D NAND，進(jìn)一步滿足市場對(duì)大容量的需求，以及提高在NAND Flash市場中的競爭能力。

SK海力士計(jì)劃在2021年中先基于176層4D NAND推出移動(dòng)解決方案產(chǎn)品，最大讀取速度將提高70%，最大寫入速度提高35%，再計(jì)劃推出消費(fèi)類和企業(yè)級(jí)SSD產(chǎn)品，以拓展其產(chǎn)品應(yīng)用市場，提高競爭力。

三星第七代V-NAND將在2021年量產(chǎn)

美光、SK海力士、鎧俠、西部數(shù)據(jù)均已推出了第二代100層以上的3D NAND技術(shù)，三星雖然未公開發(fā)布第七代V-NAND，也曾表示將在2021年量產(chǎn)第七代V-NAND，并使用“雙堆棧”技術(shù)，但具體堆疊層數(shù)并未透露。

不過，三星也強(qiáng)調(diào)，采用“雙堆棧”技術(shù)，不僅更具技術(shù)競爭力，3D NAND也有望堆疊層數(shù)達(dá)到256層，是否是第七代NAND，還未可知。

英特爾144層QLC，單顆Die容量達(dá)1Tb，大量SSD新品在2021年上市

英特爾最新的144層QLC在容量密度上較96層QLC再度提升約50%，144層QLC單顆Die容量可達(dá)1Tb，基于該新技術(shù)，英特爾面向數(shù)據(jù)中心推出的U.2規(guī)格的PCIe SSD新品容量超過30TB，消費(fèi)類市場也發(fā)布了SSD新品。

其中，英特爾消費(fèi)類670p SSD采用英特爾144層QLC 3D NAND；數(shù)據(jù)中心D7-P5510 SSD則采用144層TLC NAND SSD，U.2形狀規(guī)格具有3.84TB或7.68TB容量，已于2020年第四季度供貨；數(shù)據(jù)中心 D5-P5316 SSD采用144層QLC NAND，將于2021年上半年投產(chǎn)，提供15.36 TB和30.30.72 TB兩種容量。

長江存儲(chǔ)128層QLC 3D NAND單顆Die容量達(dá)1.33Tb

長江存儲(chǔ)作為3D NAND新晉者，在2020年4月初發(fā)布128層3D NAND ，容量分別為1.33Tb QLC和512Gb TLC 3D NAND，也正在積極的下一代3D NAND技術(shù)的研發(fā)，預(yù)計(jì)將有新的突破。

此外，長江存儲(chǔ)武漢存儲(chǔ)器基地一期產(chǎn)能正在快速爬坡中，以及積極的擴(kuò)大本土市場應(yīng)用，同時(shí)存儲(chǔ)基地二期項(xiàng)目也已開工建設(shè)，持續(xù)擴(kuò)大產(chǎn)能。

原廠100層以上3D NAND各有千秋，競爭要素多元化，如何看待技術(shù)的發(fā)展

3D NAND技術(shù)發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了大約7、8年發(fā)展歷程，最早是三星推出初代24層堆疊的3D NAND，再到最新的176層3D NAND，進(jìn)展速度可謂迅猛。3D NAND技術(shù)的發(fā)展，帶來的是單位Bit容量的升級(jí)，單位GB成本也將隨之降低，從而推出更大容量的UFS、SSD等產(chǎn)品，性能、功耗也將有明顯的改善。

未來3D NAND技術(shù)突破200層、300層，甚至500層，都將有可能，那么3D NAND技術(shù)是否會(huì)有瓶頸？

從原廠3D NAND技術(shù)發(fā)展來看，三星、鎧俠、西部數(shù)據(jù)、美光、SK海力士、英特爾等在100層以下保持著相似的堆疊層數(shù)，而超過100層堆疊之后，各家原廠3D NAND在堆疊層數(shù)上有了明顯的差異，出現(xiàn)了128層、112層、144層、162層、176層等堆疊的3D NAND，其根本原因在于堆棧設(shè)計(jì)的不同，這也將是未來3D NAND堆疊層數(shù)持續(xù)性發(fā)展的關(guān)鍵。

據(jù)悉，美光176層3D NAND部件是使用2個(gè)88層平臺(tái)的字符串堆疊（string stacking ）構(gòu)建的512Gbit TLC芯片，三星也曾在介紹第七代V-NAND技術(shù)時(shí)表示，第七代V-NAND使用“雙堆?！奔夹g(shù)，而三星在128層工藝節(jié)點(diǎn)，采用的是“單堆棧”技術(shù)生產(chǎn)3D NAND，若采用“雙堆?！奔夹g(shù)，不僅更具技術(shù)競爭力，3D NAND也有望堆疊層數(shù)達(dá)到256層，甚至有原廠開始采用三層堆棧技術(shù)。

當(dāng)前原廠最新3D NAND技術(shù)可謂各有千秋，而隨著5G、AI、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，手機(jī)、電腦、智能家居等智能電子終端產(chǎn)品對(duì)存儲(chǔ)的需求不僅僅是對(duì)存儲(chǔ)容量需求的增加，對(duì)性能、功耗等需求也提高。因此，也不能從3D NAND層數(shù)的角度單一衡量，NAND Flash設(shè)計(jì)更需要綜合考慮層數(shù)、存儲(chǔ)單元間距、單元厚度、性能、效益等，這也是市場競爭的要素。
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