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关于3D NAND的几个技术问题和误解

2018-3-7 20:32 340 0
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摘要: 3D NAND自2013年8月成功上市后,预计它将迅速降低NAND成本并取代平面NAND,尽管3D NAND仍然比平面NAND更昂贵,如下所示。为什么?事实上,3D NAND具有很多难以解决的问题。所以,我想在本文中讨论关于3D NAND的几个 ...

3D NAND自2013年8月成功上市后,预计它将迅速降低NAND成本并取代平面NAND,尽管3D NAND仍然比平面NAND更昂贵,如下所示。为什么?事实上,3D NAND具有很多难以解决的问题。所以,我想在本文中讨论关于3D NAND的几个技术问题和误解。




这里是3D NAND技术问题的总结。

  • 超大单元尺寸 - 通道孔的高纵横比导致较大的单元尺寸。此外,钨槽还增加了超大有效孔径的额外区域。例如,三星的32层3D NAND具有约31,000 nm2的有效单元尺寸,可以在15 nm节点处容纳'30'平面NAND单元。


  • 超大字线楼梯 - 大量单元堆叠会导致大字线楼梯,同时也增加了工艺复杂性和处理成本。例如,在三星32层3D NAND的情况下,字线楼梯在单元边缘延伸约20μm。


  • 低电池效率 - 不包括钨切槽,字线阶梯和内存外围逻辑,电池占据裸片面积的40%,明显低于通常> 65%的平面NAND。


  • 低晶圆吞吐量 - 需要沉积超过100个无缺陷覆盖层以形成单元区域。门和世界级的楼梯形成需要极端的工艺复杂性。另外,3D NAND仍然使用双重图案化来形成位线。这都会降低晶圆的吞吐量。


  • 巨大的晶圆厂投资 - 从平面NAND转换到3D NAND需要3倍到5倍的晶圆厂投资。尽管3D NAND正在成熟(即从第一代到第二代和第三代),3D NAND的晶圆厂投资预计将维持在比平面NAND制造高约3倍的水平。考虑到工具消耗和维护费用占制造成本约40%至50%的事实,3D NAND与平面NAND相比将难以降低制造成本。

不过,你认为3D NAND能否在近期降低NAND的成本?我们可能会对3D NAND产生以下误解。

  • 3D NAND比平面NAND便宜30% - 这种说法部分正确,但主要是错误的。美光科技的Crucial MX300采用32层TLC 3D NAND,比Micron的Crucial MX200便宜30%,Crucial MX200采用16纳米节点的MLC平面NAND。虽然,MX300比在19nm节点使用MLC平面NAND的SanDisk SSD PLUS昂贵。


  • 高堆叠单元层将降低每比特成本 - 如果堆叠层数增加,所有这些技术问题(包括单元尺寸,字线阶梯尺寸,单元效率,低晶片吞吐量)将变得更糟。如SSD价格比较所示,与平面NAND相比,64层SSD价格昂贵。当堆叠的单元层大于64时,诸如电流密度,单元均匀性,薄膜应力,沟道孔纵横比等技术难题将呈指数级增长。高层建筑的生活费比低层建筑便宜吗?所以,与堆叠的单元层的数量相关的每比特成本存在很高的不确定性。


  • 与平面NAND相比,3D NAND具有更好的性能和可靠性。所以,这些增加了3D NAND的价值 - 答案是YES,NO。如果我们比较TLC平面NAND和TLC 3D NAND,那么TLC 3D NAND具有更好的性能和可靠性。然而,就性能和可靠性而言,MLC平面NAND可能优于TLC 3D NAND。例如,Crucial MX200(在16nm节点上使用MLC平面NAND)比Crucial MX300(使用32层TLC 3D NAND)具有更好的性能。


  • 随着3D NAND的成熟,3D NAND将比平面NAND - 3D NAND 便宜 4年前开始批量生产,三星每月为3D NAND产品生产大约140,000片晶圆。据HIS Markit的Walter Coon称,预计到2017年底,3D NAND将占所有NAND产品的35%到40%。因此,我们可能会说3D NAND已经成熟。



基于一个非常简单的经验法则 - 摩尔定律,半导体集成电路技术在过去的60年中取得了令人瞩目的成就。但是,众所周知,这条规则不再适用于NAND闪存。因此,大多数NAND供应商选择3D NAND的路径来追求比平面NAND更低的每比特成本。3D NAND似乎首先是NAND的合理选择。然而,迄今为止3D NAND没有实现低成本。因此,现在应该讨论3D NAND是否是NAND闪存的正确路径。


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    这个人很懒什么都没写!
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