NAND闪存是一个关键的推动者,在今天的系统,但它是一个困难的业务。NAND闪存供应商需要雄厚的资金和强大的技术生存的竞争格局。展望未来,供应商在若干领域面临新的挑战。

在一个方面,例如,整个NAND闪存市场目前处于低迷状态,由于软产品价格和温和的产能过剩。需求预计将在2016年下半年反弹,尽管仍有市场的不确定性。

然后,在技术方面,今天的平面与非是达到其物理比例限制。所以NAND闪存供应商未来寄希望于平面与非——的继承人3 d与非。

3 d NAND航运,但是技术将比预期更长的时间进入主流。它是更加困难比以前认为。3 d NAND摩天大楼像一个垂直,横向水平或层堆积,然后使用微小垂直连接通道。

“先行者来说,如三星和微米,增加3 d NAND快,虽然SK海力士和SanDisk /东芝是滞后的,”Greg Wong说,分析师提出见解。“技术学习所花的时间和产量。”

它并没有变得轻松起来。当今尖端的3 d NAND芯片是32位和48-layer设备,但这项技术可能会撞到天花板在128层2018年左右。延长3 d NAND超过128层,供应商正在悄然发展技术称为字符串堆积。还在研发、字符串堆积叠加的过程涉及个人3 d NAND闪存设备上。

例如,供应商可能叠加三个独立48-layer 3 d NAND闪存设备,创建一个144 -层芯片。即使字符串叠加,3 d NAND可能碰壁在300层。需要大量的资源和资本扩展当前和未来3 d NAND闪存设备128层。“扩展层的数量不仅是一个技术挑战,但经济,”黄说。

在任何情况下,厂商需要密切关注这项技术。帮助oem,半导体工程采取了看以下technologies-planar NAND的状态;3 d NAND;和未来3 d NAND串堆积。

平面与非
发明于1980年代,NAND flash是一个非易失存储器可以电擦除和重新编程的技术。基本上,NAND用于数据存储的应用程序。其近亲,也没有闪光,是面向代码存储。在今天的系统中,与非在传统的内存层次结构中扮演着重要角色。基本上,静态存储器集成到缓存的处理器。动态随机存取记忆体用于主内存。和磁盘驱动器和NAND-based固态硬盘(ssd)和记忆卡用于存储。

NAND闪存市场占主导地位的大型供应商。(见下表)。

从TrendForce数据来源:半导体工程图编制。

2015年,在全球范围内与非收入增长了10%,虽然有些增长增长了52%,根据Web-Feet研究。“2016年,收入将会持平0.4%增长率虽然有些增长将在46%左右,“艾伦·Niebel说总统Web-Feet研究。“这是由于过剩的平面NAND和手机价格下降,消费者和一些ssd。”

今天,平面NAND闪存的价格便宜的和继续下跌。不久前,例如,硬盘驱动器(hdd)明显比对手便宜NAND-based ssd。到今年年底,128 gb的SSD的价格区别和500 gb的硬盘驱动器将降至不到3美元,根据TrendForce。

对于厂商来说,有一个潜在的问题。NAND闪存供应商已经将他们的一些平面与非工厂产能到3 d NAND闪存。如果需求回升,供应商不能提高3 d NAND足够快,oem产品可能面临短缺2016年下半年甚至超越。

“我们的前景是短缺的NAND一般来说,“吉姆说方便,客观分析的分析师。“这一切都取决于人们是否能够克服技术壁垒3 d NAND闪存。和真的很难预测何时会发生。”

另一个问题吗?平面与非是精疲力竭了。

平面与非是精疲力竭了,但没有死。

平面与非基于浮栅晶体管结构。类似于MOSFET的NAND闪存设备,由一个源和一个排水通道运行。盖茨与MOSFET,有两个在NAND结构。控制门之上,而浮栅在底部。这两个门是绝缘的氧化层。

NAND闪存中的数据存储单元。在单层细胞(SLC)快闪记忆体,每个细胞有1位数据。今天的主流与非利用多层细胞(多层陶瓷)和triple-level细胞(TLC)技术,商店2位和3位数据的每个细胞,分别。

NAND闪存供应商相应单元格大小大约100倍在过去的十年中,根据微米技术。事实上,由于先进光刻技术,厂商扩展平面NAND mid-1xnm节点政权。

今天,NAND闪存供应商发货16 nm和15 nm部分。但在这些节点,与非运行的气体和规模将不再。规模变得很难记忆细胞,在平面与非浮栅。

但平面与非不是死了。说:“平面与非不会消失,凯文•Kilbuck微米NAND战略规划主管。“客户希望2 d NAND在可预见的未来,我们叫它non-high容量存储市场。并不是所有的应用程序移动到3 d NAND闪存。并不是所有的制造商将把他们所有的能力从2 d到3 d NAND过夜。这不是经济制造低密度产品3 d NAND晶圆厂。也很昂贵的建造新的3 d NAND晶圆厂或秘密2 d NAND晶圆厂3 d。”

3 d与非
不过,未来掌握在3 d NAND闪存。这项技术最早出现在2007年,当东芝推出了世界上第一个3 d NAND闪存技术。之后,三星,SK海力士和微米/英特尔双核引入3 d NAND闪存。

3 d NAND代表一个激进的偏离平面或2 d NAND闪存。平面与非涉及多晶硅的生产水平带。使用带wordlines。反过来,这些连接的控制盖茨记忆细胞。

在3 d NAND,多晶硅条拉伸,垂直折叠,站了起来。基本上,3 d NAND涉及一堆层。层与微小垂直通道。层,水平,活跃wordlines。还“bitlines运行水平的金属层上面的芯片,“方便说客观分析。“垂直通道与非字符串附加到bitlines。”

还有其他差异。微米和技术合作伙伴,英特尔,延长了浮栅结构的3 d NAND。相比之下,三星、SK海力士和SanDisk /东芝两人不使用3 d NAND的浮栅。相反,这些供应商去电荷陷阱flash技术”。

总之,在平面与非3 d NAND有一些优势。“与平面NAND相比,3 d NAND提供了一个有效位密度增加,”杨说,全球产品小组的首席技术官林的研究。”因此,有越来越多的采用3 d NAND ssd作为服务器的存储解决方案/数据中心以及高端消费者应用程序。”

不过,3 d NAND有一些挑战。“从设备,通道流动,“Er-Xuan萍说,董事总经理内存和材料在硅系统组应用材料。“多晶硅没有好的流动性。”

在3 d NAND,目标是将当前通过多晶硅垂直通道。3 d NAND闪存设备层,更少和更短的通道长度,可能接受的流动性。

问题可能出现供应商规模设备层,这意味着通道长度变得更高。“当你上,多晶硅通道将是有限的机动性,“萍说。

迁移是层数的影响。

此外,3 d NAND涉及一些新工厂和复杂的过程步骤。平面与非依赖于先进光刻。相比之下,3 d NAND利用后缘几何图形从40 nm 20海里。3 d NAND要求光刻,但挑战从先进的模式转向沉积和蚀刻。

尽管挑战,3 d NAND起飞。2015年,整个3 d NAND闪存市场的销售达到了45亿美元,据Web-Feet研究。“2016年,3 d NAND会在大的时间与东芝和微米生产卷出货,因此全球一些出货量增长350%,收入230%,“Web-Feet研究Niebel说。

与此同时,每个供应商加大3 d NAND在不同阶段。2013年,三星出货量全球首部3 d NAND闪存设备,24-layer, 128 -千兆芯片(Gb)。去年,三星运送其第三代3 d NAND闪存设备。设备是48层,基于三电平细胞(TLC)技术,导致芯片256 gb。

三星的之前的芯片是一个32-layer芯片。48-layer设备大约是2 x快2.2倍的顺序读和顺序写公司的副总裁吉姆•艾略特根据三星半导体。

48-layer芯片还使三星进入新市场,即企业SSD部门。“大企业中的故事是TLC空间,“艾略特当时说产品的声明,这是去年。“这就是中断发生。”

三星的竞争对手,然而,选择跳过24-layer政权。对大多数人来说,一个16 nm或15 nm平面NAND芯片比24-layer仍然cost-per-bit基础上便宜3 d NAND闪存设备。

与此同时,英特尔/微米双核最近进入3 d NAND闪存市场,推出一个32-layer设备。与此同时,SK海力士和SanDisk /东芝两人分别取样48-layer产品。

32-layer设备从英特尔/微米既支持多级细胞(多层陶瓷)和薄层色谱技术,使256 - 384 gb的密度,分别。384 - g芯片,根据微米,最高密度3 d NAND闪存设备在市场上。

为了完成这一壮举,微米集成逻辑电路在层堆栈。它是指这个互补金属氧化物半导体在数组中。“我们可以得到大部分逻辑阵列,从而节约了大量的空间。硅,允许更多的密度在一个给定的区域,“微米Kilbuck说。“它还允许我们段数组。它可以增加飞机的数量,例如。我们的NAND页分为四架飞机。什么,是提高吞吐量和性能的个人死亡。”

尽管3 d NAND的明显的好处,有一个很大的问题:当将3 d和2 d NAND NAND达到价格平价吗?

今天,3 d NAND溢价出售。32位和48-layer设备在探索与2 d NAND的价格平价。但它可能带芯片64层,达到神奇的价格平价点。

“我们的3 d NAND TLC-based是接近2 d多层陶瓷能做什么在耐力、“Kilbuck说。“我的直觉是在明年的某个时候我们会看到价格2 d和3 d之间的平价。我所说的价格/ g。但每个人都需要在高容量(生产)。”

接下来是什么?
那么接下来会发生什么呢?“这是48层要64,“应用的平说。“3 d NAND能否去96年或128年腐蚀能力是有限的。”

事实上,很难制造设备有64或更多的层。现在,使用的高纵横比蚀刻工具没有准备好或努力制造设备64层。目前,纵横比过于复杂和困难。

在64层,如前所述,通道流动成为一个问题。“这将限制设备性能或设备的高度,“萍说。

所以,NAND闪存供应商将同时遵循两个并行路径。第一个路径是等待蚀刻工具和其他制造技术的到来。如果他们准时到达,供应商可能今天规模的3 d从32位和48-layers NAND闪存设备,64层,96年到128年。

第二条路径是叠加技术走向字符串。这涉及到叠加两个或两个以上的个人设备上。每个设备被绝缘层隔开。

字符串叠加已经在进行中。最近,微米发表了一篇论文在新的64 -层芯片。微米,根据多个来源,堆叠两个32-layer芯片之上。

理论上,字符串堆积可能包括几个不同的组合。例如,供应商可以叠加3 32-layer芯片,使96 -层设备。此外,供应商可以叠加3 96 -层芯片,导致288 -层产品。

关键是连接各个芯片在一起。今天,供应商正在考虑几种不同互连方案。“他们中的一些人将一个源线在中间,“萍说。“这只是许多选项之一。”

显然,字符串叠加是具有挑战性的。甚至使用这种技术,3 d NAND可能在300层左右碰壁。“这是极限,”他说。“这是根据产量和压力。”

总之,3 d NAND仍将是可行的,至少到2020年,甚至超越。但是突然间,3 d NAND有一些新的竞争,使景观更加复杂。

今天,英特尔/微米duo抽样3 d XPoint, aReRAM式设备,可能与3 d与非竞争在企业SSD的应用程序。ReRAM,非易失性内存技术,很有吸引力,因为它提供了快速写入时间有更多的耐力比今天的闪光。

还有其他的有前途的技术研发,特别是垂直ReRAM。“密度(在垂直ReRAM)不会高达3 d NAND,“萍说。“但速度可以克服这些密度限制。”

时间会告诉我们如果ReRAM将取代3 d NAND闪存。事实上,ReRAM和其他类型的新一代记忆仍然有很多证明。一次,新奇的内存类型应该取代传统记忆,但他们的承诺。和传统记忆,如DRAM和NAND,继续前进。

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