长存/三星/SK海力士/美光最新3D NAND芯片对比：谁的密度更高？

强驴

2023-01-16 19:43·芯智讯

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、位元密度、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，位元密度也由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，位元密度为10.27 Gb/mm²，而其最新量产的232层芯片位元密度则为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，位元密度为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。而其最新的Xtacking 3.0技术使得其232层3D NAND的位元密度得到了进一步提升，达到了15.03Gb/mm²，为目前最高的密度。

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的最高位密度。下图1 显示了该芯片的位密度 (Gb/mm 2 ) 与 AWL 数量的关系。

△图 1：YMTC 232-L 1 Tb 芯片内部图像

TechInsights预计即将推出的 232/238层芯片的平均位元密度将达到大约 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 芯片的位元密度估计为 14.75 Gb/mm²，比上一代将增加 34%。而美光已量产的232层六平面 1 Tb TLC 裸片据称为其位元密度为14.60 Gb/mm²。

显然，在232/238层级别，长存显示出最高的位元密度，预计三星的位元密度最低。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。

编译：芯智讯-浪客剑 资料来源：TechInsights