目前,多家存储芯片厂商都已经量产了232层/176层的NAND Flash芯片。
近日,芯片分析机构TechInsights对长存(YMTC)、三星、SK海力士和美光最新的NAND Flash闪存芯片进行了比较,主要对比了芯片尺寸、存储密度、有源层、字线间距等因素。
三星一直凭借其超高纵横比 (UHAR) 孔蚀刻实现的单层工艺主导了128层3D NAND。
目前,三星仍然以最小的字线 (WL) 间距领先,这允许堆叠更多层,同时最大限度地减少对垂直通道 (VC) 高度和狭缝深度的工艺要求的影响。
虽然看起来三星可能拥有最低的 128层 工艺成本,但它的裸片尺寸并不是最低的。
这很重要,因为裸片面积越小,在300mm晶圆上可以制造的NAND Flash裸片数量就越多,利润也就越高。
三星已开始在 176层3D NAND(三星的第 7 代 3D NAND)采用外围单元 (COP) 方法,这导致芯片尺寸相比上一代的73.60 mm2显着减小至47.10 mm2,存储密度也由6.96 Gb/mm2提升至10.87 Gb/mm2;
美光从32层3D NAND(美光的第一代 3D NAND)开始使用类似的方法,美光称之为 CMOS under array,CuA,其上一代的176层芯片的尺寸为49.84 mm2,存储密度为10.27 Gb/mm2,而其最新量产的232层芯片存储密度则为14.60 Gb/mm2;
SK 海力士则是从96层3D NAND(SK 海力士的第四代3D NAND)开始使用类似的方法,SK 海力士将其称为 4D NAND,单元下外围或 PUC),其176层芯片的尺寸为46.50 mm2,存储密度为11.01 Gb/mm2;
长存在64层3D NAND(长存第二代3D NAND)应用自研的 Xtacking技术 ,通过在外围电路上放置存储器阵列,实现了缩小芯片尺寸的优势,减小的裸片尺寸以及增加的有源字线 (AWL) 提高了位密度。
长江存储最新的Xtacking 3.0技术使得其232层3D NAND的存储密度得到了进一步提升,达到了15.03Gb/mm2,是目前最高的。
根据长存YMTC 232-L 六平面 1 Tb TLC 芯片拆解来看,其具有Center X 解码器,具有15.03Gb/mm2的最高密度。
下图1 显示了该芯片的位密度 (Gb/mm 2 ) 与 AWL 数量的关系。
TechInsights预计,即将推出的 232/238层芯片的平均存储密度将达到大约 15 Gb/mm2。
在 ISSCC 2022 上,三星的200+层测片(配备四平面 1 Tb TLC 芯片和边缘 X 解码器)的位密度为 11.55 Gb/mm2。
当量产时,TechInsights预计其位密度将增加到 14.5 Gb/mm2。
此外,带有Center X 解码器的SK海力士238层六平面 1 Tb TLC 芯片的存储密度估计为 14.75 Gb/mm2,比上一代将增加 34%。
美光已量产的232层六平面 1 Tb TLC 裸片据称为其存储密度为14.60 Gb/mm2。
显然,在232/238层级别,长存显示出最高的存储密度,预计三星的存储密度最低。
但这并不意味着三星已经落后,因为还需要考虑的更重要的因素——总体成本,因此每bit成本的指标是最理想的比较数据。
TechInsights表示,目前正通过其最近收购的IC Knowledge在努力计算每位成本,很快将会提供这些信息。
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