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3D NAND風(fēng)暴來(lái)襲,中國(guó)存儲(chǔ)器廠商如何接招?

作者: 時(shí)間:2016-08-22 來(lái)源:中國(guó)電子報(bào) 收藏
編者按:中國(guó)正在下大力度推進(jìn)存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,3D NAND被認(rèn)為是一個(gè)有利的突破口。

  自2013年8月三星率先宣布成功推出之后,在技術(shù)上每年都會(huì)前進(jìn)一步,由24層、32層、48層,到今年的第四代64層。有消息稱2017年三星將可能推出80層 。除技術(shù)進(jìn)步之外,有分析師預(yù)測(cè)在2018年中期,全球NAND閃存市場(chǎng)在3D堆疊技術(shù)的影響下,價(jià)格有可能低到每Gb約3美分。在此之際,有必要了解3D NADN的產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201608/295787.htm

  全球競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)加劇

  想要了解3D NAND,首先應(yīng)當(dāng)了解其關(guān)鍵制造工藝。3D NAND的制造工藝十分復(fù)雜,主要包括高深寬比的溝開(kāi)挖(High aspect ratio trenches)、在源與漏中不摻雜(No doping on source or drain)、完全平行的側(cè)壁(Perfectly parallel walls)、眾多級(jí)的臺(tái)階(Tens of stairsteps)、在整個(gè)硅片面上均勻的淀積層(Uniform layer across wafer)、一步光刻樓梯成形(Single-Lithostairstep)、硬掩模刻蝕(Hard mask etching)、通孔工藝(Processing inside of hole)、孔內(nèi)壁淀積工藝(Deposition on hole sides)、多晶硅溝道(Polysilicon channels)、電荷俘獲型存儲(chǔ)(Charge trap storage)、各種不同材料的刻蝕(Etch through varying materials)、淀積眾多層材料(Deposition of tens of layers)等。這些還只是主要關(guān)鍵部驟,可見(jiàn)其復(fù)雜性。

  然而,2D NAND在進(jìn)入1xnm節(jié)點(diǎn)之后,器件耐久性和數(shù)據(jù)保持特性持續(xù)退化,單元之間的耦合效應(yīng)難以克服,很難解決集成度提高和成本控制的矛盾,進(jìn)一步發(fā)展面臨瓶頸。發(fā)展3D NAND已經(jīng)是大勢(shì)所趨。近期全球3D NAND的發(fā)展迎來(lái)少見(jiàn)的紅火,之前認(rèn)為僅三星獨(dú)家領(lǐng)先的態(tài)勢(shì),可能需要重新思考,至少各方之間的差距正逐步縮小。因?yàn)檎l(shuí)都不愿在未來(lái)落后。

  從3D NAND的技術(shù)與產(chǎn)能方面尋求突破,近期幾大廠商都在加大力度。日前,英特爾大連廠傳出消息,經(jīng)過(guò)僅8個(gè)多月的努力,英特爾大連廠非易失性存儲(chǔ)制造新項(xiàng)目于今年7月初實(shí)現(xiàn)提前投產(chǎn)。去年10月,英特爾公司宣布投資55億美元將大連工廠建設(shè)為世界上最先進(jìn)的非易失性制造工廠。

  東芝方面,在2016年春季開(kāi)始量產(chǎn)48層3D NAND,緊接著7月15日在日本三重縣四日市的半導(dǎo)體二廠中舉行啟動(dòng)儀式,未來(lái)該廠將量產(chǎn)64層3D NAND閃存。此舉表示東芝可能領(lǐng)先于三星。因?yàn)槿窃鹊挠?jì)劃是2017年下半年在韓國(guó)京畿道平澤市廠量產(chǎn)它的64層3D NAND閃存。

  東芝在3D NAND閃存方面的決心很大,計(jì)劃2017年3D NAND占其全部NAND出貨量的50%,至2018財(cái)年增加到80%。

  另外,由于2016年5月西部數(shù)據(jù)并購(gòu)閃迪并沒(méi)有影響閃迪與東芝間的合作關(guān)系。東芝與西部數(shù)據(jù)雙方各自出資50%,在未來(lái)2016年到2018年的三年內(nèi)將總投資1.5兆日?qǐng)A(約147億美元)在存儲(chǔ)方面。

  美光(Micron)在新加坡與英特爾合資的12英寸廠于2016年第一季度開(kāi)始量產(chǎn)3D NAND,月產(chǎn)3000片,并計(jì)劃于今年年底擴(kuò)充產(chǎn)能至4萬(wàn)片/月。8月9日美光正式推出了首款面向中高端智能手機(jī)市場(chǎng)的32GB 3D NAND存儲(chǔ)產(chǎn)品。

  該款3D NAND芯片是業(yè)內(nèi)首款基于浮柵技術(shù)的移動(dòng)產(chǎn)品,也是業(yè)內(nèi)最小的3D NAND存儲(chǔ)芯片,面積只有60.217 mm2,同時(shí)采用UFS 2.1標(biāo)準(zhǔn)的存儲(chǔ)設(shè)備,讓移動(dòng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)一流的順序讀取性能;基于3D NAND的多芯片封裝(MCP)技術(shù)和低功耗LPDDR4X,使得該閃存芯片比標(biāo)準(zhǔn)的LPDDR4存儲(chǔ)的能效更優(yōu)。此外,與相同容量的平面NAND芯片相比,美光3D NAND芯片的尺寸可以縮小30%。

  海力士也不甘示弱,它的利川M14廠近期改造完畢。SK海力士進(jìn)一步表示,2016年年底將建立2萬(wàn)~3萬(wàn)片的3D NAND Flash產(chǎn)能,以應(yīng)市場(chǎng)需求。第三季度之前的3D NAND Flash投資與生產(chǎn)重心會(huì)放在36層產(chǎn)品,預(yù)計(jì)今年的第四季度將擴(kuò)大48層產(chǎn)品的投資與生產(chǎn)能力。另外海力士也計(jì)劃投資15.5兆韓元,約134億美元,新建一座制造廠。

  雖然其他廠商你爭(zhēng)我?jiàn)Z,但是顯然目前三星的優(yōu)勢(shì)尚在。據(jù)J.P.摩根發(fā)表的研究報(bào)告,三星應(yīng)該會(huì)在2016年年底將3D NAND的月產(chǎn)能拉高至接近16萬(wàn)片晶圓(西安廠12萬(wàn)片及Line 16廠接近4萬(wàn)片)。三星的西安廠目前已接近(10萬(wàn)片/月片)產(chǎn)能全開(kāi),且該公司還計(jì)劃把Line 16廠的部分2D NAND產(chǎn)能轉(zhuǎn)換為3D。

  另外,三星也將調(diào)用Line 17廠在二樓的空間,于明年投產(chǎn)3D NAND。依據(jù)上述消息,J.P.摩根估計(jì)三星明年年底的3D NAND月產(chǎn)能將攀升至22萬(wàn)片(西安廠12萬(wàn)片、Line 16廠近6萬(wàn)片、Line17廠近4萬(wàn)片),等于是比今年年底的月產(chǎn)能(16萬(wàn)片)再擴(kuò)充37.5%。

  以技術(shù)突破獲取成本降低

  根據(jù)上述分析,近四個(gè)月以來(lái),變化最大的是東芝及英特爾。因?yàn)楝F(xiàn)階段三星在NAND方面領(lǐng)先,估計(jì)平均領(lǐng)先兩年左右,而目前它的3D NAND產(chǎn)出已經(jīng)占它NAND的比重達(dá)40%。但是東芝正后來(lái)居上,因?yàn)樗?4層提前量產(chǎn),或者與三星同步,但是它的目標(biāo)更為宏大,3D NAND在2017年目標(biāo)要占它的NAND產(chǎn)出50%,2018年達(dá)以80%,而目前僅5.4%。

  另外,英特爾大連廠僅用8個(gè)月時(shí)間便完成NAND閃存生產(chǎn)線的改造。目前尚不清楚英特爾大連廠將在今年下半年量產(chǎn)的是3D NAND,還是其Xpoint新型。非常有可能的是,2017年?yáng)|芝和英特爾的3D NAND產(chǎn)能將是三星西安廠的2~3倍。這將直接威脅到三星的霸主地位。

  由于平面NAND閃存的量產(chǎn)已經(jīng)達(dá)15納米,幾乎接近物理極限,因此為了提高存儲(chǔ)器的容量及帶寬,向3D NAND技術(shù)邁進(jìn)是必然趨勢(shì)。

  但是3D NAND技術(shù)很復(fù)雜,由于成品率低,導(dǎo)致成本高。依三星的技術(shù)水平,估計(jì)它的48層3D NAND的成本已經(jīng)接近2D NAND,未來(lái)64層時(shí)可能會(huì)占優(yōu)勢(shì)。而其他的各廠家現(xiàn)階段仍然需要克服成本這一難題。這可以給中國(guó)存儲(chǔ)廠商一些時(shí)間。

  但是,不管如何,到2018年長(zhǎng)江存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)諾言量產(chǎn)3D NAND時(shí),它的32層與三星可能已經(jīng)達(dá)100層相比絕不占優(yōu)勢(shì)。技術(shù)只是一個(gè)方面,更為嚴(yán)峻的是制造成本方面的差距。

  因此,長(zhǎng)江存儲(chǔ)的產(chǎn)能擴(kuò)充不可能盲目地馬上擴(kuò)大到月產(chǎn)10萬(wàn)片規(guī)模。但是歷來(lái)存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)就是像一場(chǎng)賭局,對(duì)于中國(guó)半導(dǎo)體業(yè)是沒(méi)有退路,只有迎頭努力往前趕。長(zhǎng)江存儲(chǔ)上馬的意義,不能完全用市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的概念來(lái)注釋,其中技術(shù)方面的突破是首位,其次是降低制造成本,逐漸縮小差距。爭(zhēng)取在未來(lái)全球半導(dǎo)體業(yè)處于上升周期時(shí),存儲(chǔ)器價(jià)格有所回升,那時(shí)長(zhǎng)江存儲(chǔ)才有希望實(shí)現(xiàn)成功突圍。



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