三星2024年量产采用双堆叠工艺的超300层3D NAND芯片

在闪存进入立体堆叠时代之后，全球各大存储芯片厂商不断突破极限，堆叠越来越高闪存层数。近日，韩国媒体《首尔经济日报》援引业内人士消息称，三星计划于2024年量产超过300层的第9代3D NAND。预计将采用双堆叠技术生产，其中包括在两个独立过程中创建NAND存储器，然后将它们组装在一起。

当前，AI、大数据等技术不断发展与应用，催生了越来越多大容量存储产品（如SSD）的需求。与传统平面架构2D NAND Flash相比，3D NAND Flash、4D NAND Flash可提供更大存储空间满足了业界日益增长的存储需求，因而逐渐受到大厂重视。

2013年，三星成功量产了世界上第一个三维单元结构的V NAND闪存，从而改变了技术竞争范式。2020年，三星从第7代176层3D NAND芯片开始首次采用双堆叠技术。该技术是一种可以将通孔分成两部分，以便电流通过电路的方法。过去的单堆栈只能有一部分通孔，随着堆栈层数的增多，工艺也随之改进。

目前，3D/4D NAND Flash已经突破200层，三星第8代V-NAND层数达到了236层；美光232层NAND Flash已经量产出货；今年3月铠侠和西部数据共同宣布推出218层3D NAND闪存，已开始为部分客户提供样品；SK海力士2022年8月成功开发出世界最高238层4D NAND闪存，今年6月该公司宣布已开始量产238层4D NAND闪存，并正在与生产智能手机的海外客户公司进行产品验证。

除了三星3D NAND芯片公布最新研发计划，SK海力士近日也宣布计划于2025年开始量产321层3D NAND。据悉，SK海力士与三星战略的不同之处在于，它将采用三重堆叠技术，涉及生产三组独立的3D NAND层，每组分别堆叠为120层、110层和91层，然后组合成一个芯片。

在2022年10月份举办的“三星技术日2022”上，三星公布了到2030年实现堆叠多达1000层的愿景。不过，要想实现1000层以上NAND Flash并非易事。三星存储业务高管就曾表示，就像建设摩天大楼一样，需要考虑坍塌、弯曲、断裂等诸多稳定性问题，此外还需要克服连接孔加工工艺、最小化电池干扰、缩短层高以及扩大每层存储容量等挑战。

毫无疑问，如果不采用三重堆叠工艺，3D NAND要实现超过400层的堆叠将是一个挑战。因此，在第9代3D NAND之后，就有业内专家猜测，三星可能会在第10代430层产品中采用三重堆叠技术。

不过，三重堆叠技术和双堆叠技术在成本和效率方面仍然存在显著差异。显然，使用双堆叠工艺在原材料和生产成本方面具有优势。

据悉，三星内部已准备好技术路线图，表明其第10代3D NAND将采用三重堆叠工艺。同时，为了进一步提升成本竞争力，三星还将与TEL等半导体设备合作伙伴密切合作。