3D NAND与2D NAND区别
  之前见过的闪存多属于Planar NAND平面闪存，也叫有2D NAND或者直接不提2D的，而3D闪存，顾名思义，就是它是立体堆叠的，Intel之前用盖楼为例介绍了3D NAND，普通NAND是平房，那么3D NAND就是高楼大厦，建筑面积一下子就多起来了，理论上可以无线堆叠。
    自2013年8月三星率先推出3D NAND以来，之后的每年都会前进一步，由24层、32层、48层到今年第四代的64层，以及2017年可能是80层。
  三星存储器的领军人物金永南表示，该公司有近1000名的存储研发人员，一起共同工作己有约20年之久，共有480篇文章在Sciences and Nature等杂志发表及拥有130项专利。
  有分析师预测，到2018年中期全球NAND闪存在3D堆叠技术的推动下，价格可能低到每Gb约3美分。
  3D NAND 制造关键工艺

  3D NAND的制造工艺十分复杂，以下把关键部分列出：
  High aspect ratio trenches（高深宽比的沟开挖）
No doping on source or drain（在源与漏中不掺杂）
Perfectly parallel walls（完全平行的侧壁）
Tens of stairsteps（众多级的楼梯(台阶)）
Uniform layer across wafer（在整个硅片面上均匀的淀积层）
Single-Litho stairstep（一步光刻楼梯成形）
Hard  mask  etching（硬掩模付蚀）
Processing inside of hole（通孔工艺）
Deposition on hole sides（孔内壁淀积工艺）
Polysilicon channels（多晶硅沟道）
Charge trap storage（电荷俘获型存储）
Etch through varying materials（各种不同材料的付蚀）
Deposition of tens of layers（淀积众多层材料）
  3D NAND制造中的关键工艺如下图所示：
  
  3D NAND的竞争加剧

  近期全球3D NAND的发展迎来少见的红火，之前认为仅三星独家领先的态势，可能需要重新来思考，至少各方之间的差距正逐步缩小，因为谁都不愿落后，从3D NAND的技术与产能方面都在积极的进行突破，近期它们的战况分别如下：
  英特尔
  日前，英特尔大连厂带来震惊的消息，经过仅8个多月的努力，英特尔大连非易失性存储制造新项目于今年7月初实现提前投产。
  去年10月，英特尔公司宣布投资55亿美元将大连工厂建设为世界上最先进的非易失性存储器制造工厂。
  东芝
  东芝在2016年春季开始量产48层3D NAND，紧接着7月15日在它的三重县四日市的半导体二厂中举行启动仪式，未来该厂将量产64层3D NAND闪存。
  东芝在3D NAND闪存方面的决心很大，计划2017年让3D NAND占其整体NAND出货量的50%，至2018财年增加到占80%。
  另外，由于2016年5月西数(WD)并购闪迪(Sandisk)之后，现在决定延续与东芝的合作关系。东芝与西数双方各自出资50%，将在2016-2018的三年内总投资1.5兆日圆，相当于147亿美元。
  美光
  美光(Micron)在新加坡与英特尔合资的12英寸厂于2016年Q1开始量产3D NAND，月产3000片，并计划于今年底扩充产能至40000片。
  8月9日美光正式推出了首款面向中高端智能手机市场的32GB 3D NAND存储产品。
  该款3D NAND芯片是业内首款基于浮栅技术的移动产品，也是业内最小的3D NAND存储芯片，面积只有60.217 mm2，同时采用UFS 2.1标准的存储设备，让移动设备实现一流的顺序读取性能；基于3D NAND的多芯片封装 (MCP) 技术和低功耗LPDDR4X，使得该闪存芯片比标准的LPDDR4存储的能效多出20%。此外，与相同容量的平面NAND芯片相比，美光3D NAND芯片的尺寸可以缩小30%。
  SK海力士
  海力士也不甘示弱，其位于利川M14厂近期改造完毕。SK海力士进一步表示，2016年底将建立2万-3万片的3D NAND Flash产能，以适应市场需求。第3季之前的3D NAND Flash投资与生产重心会放在36层产品，预计今年的第4季将计划扩大48层产品的投资与生产能力。另外海力士也计划投资15.5兆韩元，约134亿美元，新建一座存储器制造厂。
  三星
  显然，三星的优势尚在，据J.P.摩根发表研究报告指出，三星应该会在2016年底将3D NAND的月产能拉高至接近16万片晶圆(西安厂12万片、Line 16厂接近4万片)。三星的西安厂目前已接近(100000片)产能全开，且该公司还计划把Line 16厂的部分2D NAND产能转换为3D。
  另外，三星也将调用Line 17厂在二楼的空间，于明年投产3D NAND。依据上述假设，J.P.摩根估计三星明年底的3D NAND月产能将攀升至22万片(西安厂12万片、Line 16厂近6万片、Line 17厂近4万片)，等于是比今年底的月产能(16万片)再扩充37.5%。
  在近四个月以来发生最大变化的是东芝及英特尔。因为现阶段三星在NAND方面领先，估计平均领先两年左右，而目前它的3D NAND产出己经占它NAND的比重达40%。但是东芝正努力追赶，因为它的64层提前量产，可能与三星几乎同步，但是它的目标更为诱人，其3D NAND在2017年目标要占整体NAND产出50%，(目前仅5.4%)以及2018年的80%。
  另外，英特尔大连厂仅用8个月时间完成NAND闪存生产线的改造。目前尚不清楚英特尔大连厂将在今年下半年量产的是3D NAND，或是Xpoint新型存储器。非常可能2017年东芝和英特尔的3D NAND产能将是三星西安厂的2-3倍，将直接威胁到三星的霸者地位。
  结语
  由于平面NAND闪存的制程己经达15纳米，几乎接近它的物理极限，因此为了提高存储器的容量及带宽，向3D NAND技术迈进是必然趋势。
  但是3D NAND技术很复杂，相比较而言由于成品率低，导致成本高。据目前的水平，以三星的技术为例，其平面NAND 2015年采用16纳米制程，容量为64Gb，芯片面积为86.4mm2，折算每mm2为740Mb，而与三星的48层3D NAND相比较，2016年采用21纳米制程，容量达256Gb，芯片面积为99mm2，折算每mm2可达2600Mb。
  以三星的技术水平，估计它的48层3D NAND的成本己经接近2D NAND，未来64层时可能会占优势。而其它的各家，不知东芝怎么样？反正如果成本优势不足，它们也不可能去积极的扩充产能。
  
  不管如何，到2018年武汉新芯实现诺言量产3D NAND时，它的32层与三星可能己经达100层相比己经落后四代左右，可能更为严峻的是制造成本方面的差距，因此武汉新芯的产能扩充不可能盲目地马上扩大到月产100000片。
  但是历来存储器业就像是一场赌局，对于中国半导体业来说更是没有退路，只有迎头努力往前赶。武汉新芯存储器项目上马的意义，不能完全用市场经济的概念来注释，其中技术方面的突破是首位，其次是降低制造成本，逐渐缩小差距。争取在未来全球半导体业的大势处于上升周期时，存储器价格有所回升，那时武汉新芯才有可能实现突围成功的希望。
  作者：莫大康
来源：全球半导体观察
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