浅谈400层以上堆叠的3D NAND的技术

一直以来，NAND这种存储技术的成功与其不断扩展密度和成本的能力有关，也是其技术发展的主要驱动力。但毫无疑问，NAND闪存向三维的发展应该是最具有代表和方向性的创新。   近日，半导体设备巨头厂商东京电子宣布，其成功开发出一种存储芯片通孔蚀刻技术。这项创新技术可以在短短33分钟内完成10微米深度的蚀刻，与此前的技术相比时间大大缩短。据悉，研究团队开发的新工艺，首次将电蚀刻应用带入低温范围，并开创性地发明了具有极高蚀刻速率的系统。  

3D NAND闪存是一种把内存颗粒堆叠在一起解决2D或平面NAND闪存限制的技术。这种技术垂直堆叠了多层数据存储单元，具备卓越的精度，可支持在更小的空间内，容纳更高的存储容量，从而有效节约成本、降低能耗，以及大幅度地提升性能。   当前，晶体管尺寸微缩遇到物理极限挑战，逐渐面临技术瓶颈，达到发展极限。为了在维持性能的情况下实现容量提升，3D NAND成为发展主流。而东京电子称，该技术的应用有助于制造更高容量的3D NAND，可用于制造400层以上堆叠的3D NAND闪存芯片!  

图1：蚀刻通孔的横截面、纵截面 图源：东京电子  

图2：通孔用于3D NAND的示例 图源：东京电子  

整体来看，3D NAND未来的发展主要聚焦两个方向：一是增加层数;二是提升密度。因此，在增加NAND层数的同时，业界也需提升密度。铠侠技术执行官柳茂知也曾指出，“存储密度是王道，因为密度就是成本。但3D NAND的层数并不等于密度。如果层度比较厚，那么整体密度也不会高。如果存储器孔间距较长，则横向密度不高。”   东京电子此次推出用于制造400层以上堆叠的3D NAND的技术，将推动业界继续加大3D NAND技术节点的升级，即堆叠层数的增加，推升激发刻蚀设备需求的增长。

在存储应用中，刻蚀设备和薄膜沉积设备已成为最核心设备。而东京电子正是相关类别设备的重要供应商，预计将受益于3D NAND的技术的迭代升级。   值得一提的是，最近SK海力士也宣布，已开始量产238层4D NAND闪存，并正在与生产智能手机的海外客户公司进行产品验证。由此可见，当前NAND技术的竞争越来越激烈，在400层以上堆叠的3D NAND的技术出现之后，预计这种增加层数的趋势将在未来几年继续下去。  

编辑：黄飞