三星/SK海力士/美光/長江最新3D NAND晶片對比：誰的密度更高？

目前，多家儲存晶片廠商都已經量產了232層/176層的NAND Flash晶片。近日，晶片分析機構TechInsights對長存（YMTC）、三星、SK海力士和美光最新的NAND Flash快閃記憶體晶片進行了比較，主要對比了晶片尺寸、儲存密度、有源層、字線間距等因素。

三星一直憑藉其超高縱橫比 (UHAR) 孔蝕刻實現的單層技術主導了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層技術成本，但它的裸片尺寸並不是最低的。

這很重要，因為裸片面積越小，在300mm晶圓上可以製造的NAND Flash裸片數量就越多，利潤也就越高。

三星已開始在 176層3D NAND（三星的第 7 代 3D NAND）採用外圍單元 (COP) 方法，這導致晶片尺寸相比上一代的73.60 mm²顯著減小至47.10 mm²，儲存密度也由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層晶片的尺寸為49.84 mm²，儲存密度為10.27 Gb/mm²，而其最新量產的232層晶片儲存密度則為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層晶片的尺寸為46.50 mm²，儲存密度為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儲存器陣列，實現了縮小晶片尺寸的優勢，減小的裸片尺寸以及增加的有源字線 (AWL) 提高了位密度。

長江儲存最新的Xtacking 3.0技術使得其232層3D NAND的儲存密度得到了進一步提升，達到了15.03Gb/mm²，是目前最高的。

根據長存YMTC 232-L 六平面 1 Tb TLC 晶片拆解來看，其具有Center X 解碼器，具有15.03Gb/mm²的最高密度。

下圖1 顯示了該晶片的位密度 (Gb/mm 2 ) 與 AWL 數量的關係。

△圖 1：YMTC 232-L 1 Tb 晶片內部圖像

TechInsights預計，即將推出的 232/238層晶片的平均儲存密度將達到大約 15 Gb/mm²。

在 ISSCC 2022 上，三星的200＋層測片（配備四平面 1 Tb TLC 晶片和邊緣 X 解碼器）的位密度為 11.55 Gb/mm²。

當量產時，TechInsights預計其位密度將增加到 14.5 Gb/mm²。

此外，帶有Center X 解碼器的SK海力士238層六平面 1 Tb TLC 晶片的儲存密度估計為 14.75 Gb/mm²，比上一代將增加 34%。

美光已量產的232層六平面 1 Tb TLC 裸片據稱為其儲存密度為14.60 Gb/mm²。

顯然，在232/238層等級，長存顯示出最高的儲存密度，預計三星的儲存密度最低。

但這並不意味著三星已經落後，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資料。

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，很快將會提供這些資訊。