3D NAND原厂技术比拼 哪家垂直单元效率更高？
3DNAND原厂技术比拼哪家垂直单元效率更高？传统的NAND闪存单元采用平面晶体管结构，包括控制栅极（ControlGate）和浮动栅极（FloatGate）。通过向单元施加电压，电子在浮动栅极中存储和移除。多年来，供应商将平面NAND的单元尺寸从120nm缩小到1xnm节点，使容量增加了100倍。然而，当单元尺寸达到了14nm的极限，这意味着该技术不再可扩展，由此NAND原厂纷纷转向3DNAND，以实现超过2DNAND结构的数据密度，并能够在更新一代的技术节点上制造。具体来说，平面NAND由带有存储单元的水平串组成，而在3DNAND中，存储单元串被拉伸、折叠并以“U形”结构垂直竖立。实际上，这些单元以垂直方式堆叠以缩放密度，因此，3DNAND存储单元有多个层级。3DNAND的层数描述了堆叠在一起的字线（WordLine）数量。在这些字线层上切出一个垂直柱，柱子与每条字线的交点代表一个物理单元。也就是说，每个3DNAND存储单元都类似于一个微小的圆柱形结构。每个微小单元由中间的垂直通道和结构内部的电荷层组成，通过施加电压，电子可以进出绝缘电荷存储膜，然后读取信号。平面NAND在每个节点上都减小了单元尺寸， 3DNAND则采用了更宽松的工艺，大约在30nm到50nm之间。3DNAND内存容量的扩展主要是通过添加垂直层来实现的，在这种3DNAND结构中，单元密度会随着堆栈中层数的增加而增加。然后，每隔一到两年，供应商就会从一代技术迁移到下一代技术。根据研究数据显示，供应商平均每代3DNAND都会增加30%至50%的层数，而每一代新的芯片将会增加10%至15%的晶圆成本。这也使得NAND的每bit成本能够平均以每年约20%幅度降低。现在，超过200层的TLCNAND产品已经逐渐成为主流，比如三星236层NAND、SK海力士238层NAND、美光232层NAND、YMTC232层NAND。此外还有一些接近200层的厂商，比如铠侠（KIOXIA）和西部数据的112层/162层NAND和Solidigm的144层/192层(FG)NAND。Techinsights从SK海力士2TBSSDPC811HFS002TEM9X152N(设备：H25T3TDG8C-X682)中提取了SK海力士238L512Gb3DNAND芯片，该芯片尺寸为34.56mm2，位密度为14.81Gb/mm2。谈到3DNAND单元效率，垂直单元效率(VCE，verticalcellefficiency)对于NAND单元工艺、设计、集成和设备操作而言非常重要。随着堆叠的总栅极数量的增加，单元VC（verticalcell）孔高度也会增加。为了降低VC高度和纵横比，其中一种方法是通过减少虚拟栅极（dummygates）、通过栅极（passinggates）和选择栅极（selectgates）的数量来提高垂直单元效率。垂直单元效率可以用总栅极中activecell的百分比来定义，也就是用activeWL（WordLine）除以集成的总栅极数来计算。垂直单元效率越高，工艺集成度越高，纵横比越低，整体效率越高。VCE可定义为活跃单元占总栅极的比例，即ActiveWL 数量除以总集成栅极数量x100%。例如，一个NAND串由ActiveWL、通道WL（含dummyWL）和选择器（源极/漏极）组成。若其包含96个ActiveWL和总计115个栅极，则VCE为83.5%，计算方法为96/115×100%。VCE越高，对工艺集成越有利，能实现更低的纵横比和更高的生产效率。Techinsights发现，在多代3DNAND产品中，三星始终以最高的垂直单元效率领跑行业。他们最新的多层V-NAND在前几代以高效著称的基础上，拥有令人印象深刻的垂直单元效率。美光和YMTC也在其产品中展示了强劲的垂直单元效率数据，这反映出它们在减少虚拟栅极、通过栅极和选择栅极数量方面取得了显著进步，从而优化了垂直单元效率。△3DNAND垂直单元效率趋势总结来看，三星每一代产品的VCE都是最高的，比如采用单层结构的128层是94.1%，176层COPV-NAND是92.1%，236层2ndCOPV-NAND是94.8%。YMTC的232层Xtacking3.0的VCE是91.7%，美光232层是91%。铠侠162层的VCE稍低一些，为88%。SK海力士238层共有259个门，VCE为91.9%，仍然低于三星的236L。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435216.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1435216.htm
