長存/三星/SK海力士/美光最新3D NAND芯片對比：誰的密度更高？

目前，多家存儲芯片廠商都已經(jīng)量產(chǎn)了232層/176層的NAND Flash芯片，近日，芯片分析機構TechInsights對長存（YMTC）、三星、SK海力士和美光最新的NAND Flash閃存芯片進行了比較，主要對比了芯片尺寸、位元密度、有源層、字線間距等因素。

三星一直憑借其超高縱橫比 (UHAR) 孔蝕刻實現(xiàn)的單層工藝主導了128層3D NAND，目前三星仍然以最小的字線 (WL) 間距領先，這允許堆疊更多層，同時最大限度地減少對垂直通道 (VC) 高度和狹縫深度的工藝要求的影響。雖然看起來三星可能擁有最低的 128層 工藝成本，但它的裸片尺寸并不是最低的。這很重要，因為裸片面積越小，在300mm晶圓上可以制造的NAND Flash裸片數(shù)量就越多，利潤也就越高。

三星已開始在 176層3D NAND（三星的第 7 代 3D NAND）采用外圍單元 (COP) 方法，這導致芯片尺寸相比上一代的73.60 mm2顯著減小至47.10 mm2，位元密度也由6.96 Gb/mm2提升至10.87 Gb/mm2；

美光從32層3D NAND（美光的第一代 3D NAND）開始使用類似的方法，美光稱之為 CMOS under array，CuA，其上一代的176層芯片的尺寸為49.84 mm2，位元密度為10.27 Gb/mm2，而其最新量產(chǎn)的232層芯片位元密度則為14.60 Gb/mm2；

SK 海力士則是從96層3D NAND（SK 海力士的第四代3D NAND）開始使用類似的方法，SK 海力士將其稱為 4D NAND，單元下外圍或 PUC），其176層芯片的尺寸為46.50 mm2，位元密度為11.01 Gb/mm2；

長存在64層3D NAND（長存第二代3D NAND）應用自研的 Xtacking技術 ，通過在外圍電路上放置存儲器陣列，實現(xiàn)了縮小芯片尺寸的優(yōu)勢，減小的裸片尺寸以及增加的有源字線 (AWL) 提高了位密度。而其最新的Xtacking 3.0技術使得其232層3D NAND的位元密度得到了進一步提升，達到了15.03Gb/mm2，為目前最高的密度。

根據(jù)長存YMTC 232-L 六平面 1 Tb TLC 芯片拆解來看，其具有Center X ****，具有15.03Gb/mm2的最高位密度。下圖1 顯示了該芯片的位密度 (Gb/mm 2 ) 與 AWL 數(shù)量的關系。

△圖 1：YMTC 232-L 1 Tb 芯片內(nèi)部圖像

TechInsights預計即將推出的 232/238層芯片的平均位元密度將達到大約 15 Gb/mm2。在 ISSCC 2022 上，三星的200＋層測片（配備四平面 1 Tb TLC 芯片和邊緣 X ****）的位密度為 11.55 Gb/mm2。當量產(chǎn)時，TechInsights預計其位密度將增加到 14.5 Gb/mm2。此外，帶有Center X ****的SK海力士238層六平面 1 Tb TLC 芯片的位元密度估計為 14.75 Gb/mm2，比上一代將增加 34%。而美光已量產(chǎn)的232層六平面 1 Tb TLC 裸片據(jù)稱為其位元密度為14.60 Gb/mm2。

顯然，在232/238層級別，長存顯示出最高的位元密度，預計三星的位元密度最低。但這并不意味著三星已經(jīng)落后，因為還需要考慮的更重要的因素——總體成本，因此每bit成本的指標是最理想的比較數(shù)據(jù)。TechInsights表示，目前正通過其最近收購的IC Knowledge在努力計算每位成本，很快將會提供這些信息。