三星美光利用3D技术进一步推动flash的发展

闪存已经享受了一个伟大的运行。微米、三星、SK Hynix和东芝（San Disk）都在生产15nm或16nm芯片，将16GB挤压到一个面积约为一便士大小的区域。随着成本的降低，这些闪存芯片进入了所有智能手机、笔记本电脑、固态硬盘、服务器和存储阵列。

但传统的闪存显然已经走到了尽头。本周，在旧金山举行的年度半导体会议IS SCC上，三星谈到了缩放平面NAND闪光灯的困难。该公司宣布了一个14nm128GbMLC（每个单元两位）芯片，但指出它无法缩小单个存储单元（13%，而最近的历史平均每代约32%）。因此，三星不得不使用各种技巧来缩小芯片的26%左右，导致模具尺寸为130平方毫米。

幸运的是，还有一种选择。3D NAND没有尝试在二维上收缩，而是使用多层堆叠的更大的存储单元来达到相同足迹中的更高密度。想想看，就像在城市里建造多层公寓楼，以便把更多的人安置在同一个空间里。

目前，三星在这方面处于领先地位，它所称的是V-NAND(垂直NAND)。该公司于2013年8月开始大规模生产业界首个3D NAND，一种24层128 GB的MLC芯片。在ISSCC 2014年，该公司透露，这第一代V-NAND有24层，模具尺寸为133平方毫米，面积密度为每平方英寸0.62太比特。次年，三星重返ISSCC，推出32层128 GB的TLC(每单元三位)设备，该设备的面积仅为68.9平方毫米，每平方英寸1.19TB，首次超过了最先进硬盘驱动器的面积密度。

本周，三星详细介绍了其第三代V-NAND，一种48层256 GB的TLC芯片，尺寸为97.6平方毫米。这使得面积密度达到每平方英寸1.69Tb。大部分演示都涉及三星在增加更多层和使这些层变薄时，为保持其3D NAND的性能和可靠性而使用的技术(3D NAND针对平面NAND的一些问题进行工作，但它本身也带来了大量制造挑战)。该公司此前曾表示，将使用这款256 GB的TLC芯片，生产高达16 TB的2.5英寸SSD。

该行业的其他成员现在正争先恐后地迎头赶上。美光公司目前正在生产32层256 GB的MLC和384 Gb的TLC芯片.本周，在ISSCC，它披露了一个TLC芯片的细节正在开发中，超过32层，将达到令人印象深刻的768 GB。该公司解释了为什么尽管使用了气隙和薄浮栅等技术，但平面缩放已经耗尽了16 nm左右的蒸汽，因为这些栅极被如此紧密地封装在一起，导致不必要的电容(耦合)和存储的电子数量减少，从而降低了操作的可靠性。

向3D的转变大大减少了这种电容耦合，并将存储在每个单元中的电子数量恢复到相当于40 nm平面闪光灯的水平。但它的密度要大得多。由于芯片尺寸为179.2平方毫米，微米768 GB的TLC芯片的面积密度为每平方毫米4.29Gb。相比之下，微米的16 nm 128 GB MLC芯片的密度为每平方毫米0.87Gb。768 GB的芯片也相当于每平方英寸2.77Tb--按照三星和硬盘行业使用的术语--这使得它的密度明显高于三星的第三代48层TLC芯片。

东芝和SanDisk已经宣布了48层128 GB的MLC和256 GB的TLC芯片，这些芯片将于今年开始在日本南部的新FAB 2上生产(本周该公司宣布计划在隔壁再建造一个3D NAND FAB)。SK Hynix去年开始有限生产36层128 GB的MLC芯片，并计划在2016年某个时候转向48层256 GB的TLC设备。大多数制造商一致认为，要将3D NAND扩展到96层左右，在单片芯片上提供1TB或更多的数据，有一条相对清晰的途径。