如何開發(fā)出尺寸更小、速度更快、功耗更少、成本更低，同時(shí)容量更大的閃存產(chǎn)品，這是美光研發(fā)工程師每天都要應(yīng)對的挑戰(zhàn)。隨著各國對數(shù)字化轉(zhuǎn)型和云遷移的重視，世界對存儲容量和性能的要求越來越大。美光正在迎接這一創(chuàng)新變局。這些變化體現(xiàn)在異構(gòu)計(jì)算、邊緣計(jì)算、數(shù)據(jù)中心、金融系統(tǒng)實(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)更新，以及移動(dòng)設(shè)備、消費(fèi)電子、汽車信息娛樂系統(tǒng)帶來智能化沉浸式體驗(yàn)。美光232層NAND技術(shù)為這些高性能存儲應(yīng)用環(huán)境提供了可能。


優(yōu)秀的架構(gòu)，高效優(yōu)化存儲顆粒的使用空間和密度

美光推出的全球首款232層NAND基于CuA架構(gòu)，通過增加NAND數(shù)據(jù)單元陣列堆疊層數(shù)，增加每平方毫米晶圓上的比特?cái)?shù)，使每顆芯片僅需極小的尺寸就可存儲高達(dá)1Tb的容量，使每顆裸片僅需極小的尺寸就可存儲高達(dá)1Tb的容量，這就意味著232層NAND的比特密度比上一代 176層NAND高出45% 以上，通過進(jìn)一步的技術(shù)創(chuàng)新，美光再次提高了存儲密度，降低了單位存儲成本。
美光232 層NAND 緊湊的外形規(guī)格便于客戶進(jìn)行靈活設(shè)計(jì)， 是全球首款六平面 TLC 量產(chǎn) NAND。與其他 TLC 閃存相比，該產(chǎn)品在每顆裸片上擁有最多的平面數(shù)量，且每個(gè)平面都具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)讀取能力，實(shí)現(xiàn)了超越歷代產(chǎn)品的每平方毫米最高的 TLC 密度(14.6 Gb/mm2)。其面密度比當(dāng)今市場上的TLC競品高35%到100%。密度的增加進(jìn)一步改善了封裝規(guī)格，全新的11.5mm x 13.5mm封裝尺寸較前幾代小28%。這些突破使其成為目前市場上尺寸最小的高密度NAND，其小體積高密度的特性，高效利用了電路板空間，適用于各類部署。

 
 美光的六平面架構(gòu)以及高 I/O 速度和低讀寫延遲，可實(shí)現(xiàn)在多種配置中提供一流的數(shù)據(jù)傳輸能力。該結(jié)構(gòu)可確保減少寫入和讀取命令沖突，推動(dòng)系統(tǒng)級服務(wù)質(zhì)量的提升。

美光232層NAND具有璀璨業(yè)界的NAND輸入/輸出 ( I/O )速度（每秒2.4 GB），可滿足低延遲和高吞吐量的需求，適用于人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫和實(shí)時(shí)分析，以及云計(jì)算等數(shù)據(jù)密集型工作負(fù)載。該 I/O 速度比美光在176層節(jié)點(diǎn)上所支持的最高速度還要快50%。相比上一代產(chǎn)品，美光 232 層 NAND 的每顆裸片寫入帶寬提升至高100%，讀取帶寬提升至少 75%。這些優(yōu)勢提升了SSD和嵌入式NAND解決方案的性能和能效。



美光232層NAND是首款支持NV-LPDDR4的量產(chǎn)技術(shù)。NV-LPDDR4是一種低壓接口，與此前的I/O接口相比，每比特傳輸能耗可降低至少30%。因此，232層NAND解決方案可實(shí)現(xiàn)高性能與低功耗平衡，是移動(dòng)應(yīng)用以及數(shù)據(jù)中心和智能邊緣領(lǐng)域部署的理想之選。此外，該接口還可向后兼容，支持傳統(tǒng)控制器和系統(tǒng)。

嚴(yán)苛的工藝離不開高效的團(tuán)隊(duì)

在3D NAND 閃存中增加更多堆疊層數(shù)看似輕而易舉，實(shí)則并非如此。NAND的制造工藝非常復(fù)雜，往往需要數(shù)百道獨(dú)立工藝流程才能將原始晶圓加工成合適的裸片或芯片。
增加堆疊層數(shù)最大的困難也許是確保堆疊從上而下的統(tǒng)一性，這對于正確對齊所有的層和連接柱是必不可少的。我們試舉兩個(gè)曾遇到的挑戰(zhàn)：
● 垂直字線層之間的距離縮短增加了存儲單元間的電容耦合，這個(gè)問題需要解決。
● 隨著堆疊層數(shù)的增加，硅柱刻蝕功能的工藝難度急劇上升。
美光使用高度先進(jìn)的蝕刻和圖案化工藝來創(chuàng)建高深寬比結(jié)構(gòu)，并通過高效的替換柵極工藝來提升性能。
3D NAND采用垂直結(jié)構(gòu)堆疊存儲單元，因此任一單元的缺陷都會影響單元串的性能。高深寬比刻蝕對精度要求極高，因此需要采用先進(jìn)的污染控制方法以降低殘次率，同時(shí)提高電子遷移速度和導(dǎo)電性，以解決傳輸速度下降的問題。
應(yīng)對這些挑戰(zhàn)需要團(tuán)隊(duì)間緊密協(xié)作，包括設(shè)計(jì)、技術(shù)開發(fā)、系統(tǒng)啟動(dòng)、晶圓制造、測試和封裝以及許多其他職能部門的支持，因此優(yōu)化跨職能團(tuán)隊(duì)協(xié)作是影響復(fù)雜解決方案成敗的關(guān)鍵。

從設(shè)計(jì)與技術(shù)協(xié)同優(yōu)化的角度出發(fā)，理解工藝效果，并調(diào)整設(shè)計(jì)以使產(chǎn)品性能更加穩(wěn)健十分重要。例如3D NAND需要控制器進(jìn)行先進(jìn)的數(shù)據(jù)管理和糾錯(cuò)，以增加編程周期。精準(zhǔn)的平面規(guī)劃和建模同樣非常重要，因?yàn)橐_保不會因工藝偏差而影響電氣參數(shù)和熱參數(shù)。

“盡管美光擁有豐富的內(nèi)部專業(yè)知識來推動(dòng)這一技術(shù)創(chuàng)新，我們還是與機(jī)臺廠商、材料生產(chǎn)商和其他供應(yīng)商密切合作，開發(fā)解決方案，以精確構(gòu)建極端幾何形狀的內(nèi)存單元?！?

新一波存儲技術(shù)創(chuàng)新浪潮已到來

美光位于新加坡的NAND卓越中心因其在智能制造領(lǐng)域的優(yōu)秀運(yùn)營能力而被世界經(jīng)濟(jì)論壇列入其全球燈塔工廠網(wǎng)絡(luò)。美光232層NAND已在其新加坡晶圓廠實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，并首先以組件形式通過英睿達(dá)（Crucial）SSD 消費(fèi)類產(chǎn)品線向客戶出貨。其他搭載這項(xiàng)技術(shù)的產(chǎn)品將于今年晚些時(shí)候上市。
先進(jìn)的AI工具、智能控制系統(tǒng)和預(yù)測能力使美光能夠加速產(chǎn)品開發(fā)，強(qiáng)化產(chǎn)品質(zhì)量，更快提升良率，縮短產(chǎn)品上市周期。更大容量、更高密度、更少能耗與更低單位存儲成本將更好地支持?jǐn)?shù)據(jù)中心、智能邊緣、汽車應(yīng)用所需的先進(jìn)解決方案和實(shí)時(shí)服務(wù)，在移動(dòng)設(shè)備、消費(fèi)電子產(chǎn)品和PC上更好地實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)和沉浸式體驗(yàn)。
憑借 232 層 3D NAND ，美光再一次提升了NAND技術(shù)的業(yè)界基準(zhǔn)，降低了3D閃存每比特成本，確保了企業(yè)級SSD的數(shù)據(jù)安全性、速度穩(wěn)定性和長期耐用性，提升了數(shù)據(jù)處理效率和傳輸流暢性，為5G時(shí)代下對創(chuàng)新存儲技術(shù)的高密度、高容量、低延遲需求，兼收并蓄、推陳出新，掀起新一波存儲技術(shù)創(chuàng)新浪潮。