什么是flash技术?3DNANDFlash技术将走向何方

来源：内容由半导体行业观察（ID：icbank）编译自「eetimes.jp」，谢谢。

“IMW 2020”论文集的表纸。（International Memory Workshop论文集的第一页）

2020年5月17日-20日举行了在线IMW（International Memory Workshop），笔者自2018年起已经连续三年参加IMW会议，而在线会议还是首次参加。今年的会议中，有关3D NAND的论文数量最多，因此，笔者就各家NAND型闪存（以下简称为：“NAND”）厂家的现状、未来的技术蓝图（Roadmap）展开论述。

NAND的历史

5月17日的会议（Tutorial）“PART I – 3D NAND”中，首位出场的是铠侠（原东芝存储半导体）的Noboru Shibata先生，他在主题为《History and Future of Multi-Level-Cell Technology in 2D and 3D Flash Memory》的演讲中，说明了NAND的历史

图1：NAND存储密度增加的趋势。（Noboru Shibata, KIOXIA Corp., “History and Future of Multi-Level-Cell Technology in 2D and 3D Flash Memory”, IMW2020, Tutorials PART 1.）

Noboru Shibata先生以NAND的字位（Bit）为焦点，如上图1展示了2字位（MLC）、3字位（TLC）、4字位（QLC）分别对应了何种细微性、何种存储容量的芯片。

在2009年（32纳米）以后，存储半导体密度的增长趋势呈现了一时的放缓现象，自2016年开始转向3D趋势，且趋势越来越明显。因此，人们普遍期待未来3D化的NAND将会继续扩大存储的密度。

Shibata先生的演讲之后，WD的Yan Li先生做了题目为《3D NAND Architecture and its Application》的演讲，其中提到31年来NAND的细微化全过程。如下图2所示。NAND存储密度增加的趋势。（Yan Li, Western Digital Corporation, “3D NAND Architecture and its Application”, IMW2020, Tutorials PART 1.）

1987年在IEDM上公布的NAND的细微化为1um。此次的发言者应该是NAND的发明人—舛冈富士雄先生（笔者推测），在次年的1988年，以1um生产出了4M bit的NAND，1992年以0.7um发布了16M bit。自此，东芝的NAND业务开始正式启动。

后来，随着细微化、高度集成化的发展，2014年以1Znm（应该是15纳米）发布了128Gbit的NAND。但是，后来由于发生了近邻存储单元（Memory Cell）之间的串扰（Cross Talk）问题，放弃了2D的细微化，自2015年开始转入（Paradigm Shift）3D时代。而且，除了细微化，还开始了在纵向堆积更多层数的“多层化”发展。

这种多层化以48层、64层、96层（约1.5倍）的形式发展，可以推测，下一步应该是1.2倍的112层。

各3D NANA厂家的现状

会议（Tutorial）“PART I – 3D NAND”的第三位演讲者是Applied Materials（AMAT）的Tomohiko Kitajima先生，演讲题目为《Materials and process technology driven 3D NAND Scalinbeyond 200 pairs》。在这篇演讲中Tomohiko Kitajima先生简明地分析、比较了各家NAND厂商的现状，且说明了未来的技术蓝图。这篇演讲，为理解3D NAND，很有帮助，且演讲者在过程中反复展示了视频说明。下面笔者简单介绍其中一部分。

下图3是各家厂商生产的3D NAND的所有断面SEM图４