存储巨头们，拼什么？

杜钦DQ

存储器是现代信息系统的关键部件之一，应用广泛，市场巨大以DRAM和NAND Flash为主的传统存储市场已经超过1600亿美元，从长期来看，DRAM和NAND仍将长期占据主流市场那么现在这两种主流传统存储技术背后的厂商在竞争什么呢

NAND闪存厂商在拼什么。

a，拼层，建高楼。

几十年来，NAND闪存一直是低成本和高密度数据存储应用的主要技术这种非易失性存储器存在于各大电子终端市场，如智能手机，服务器，PC，平板电脑，u盘等NAND Flash的成功与其不断扩大存储密度和成本的能力有关大约每两年，NAND闪存行业可以大大提高其位存储密度现在，位存储密度的进一步增加是通过向三维过渡实现的2014年，3D NAND技术进入市场为了维持NAND Flash的路线图，3D NAND Flash进入了层的堆叠竞争

2022年是NAND闪存诞生35周年，今年可能是NAND闪存的又一个重要年份目前几乎所有的存储厂商都在制造200层以上的存储芯片，甚至在存储厂商的路线图中已经出现了500层闪存层数越多，容量越大

在NAND闪存领域，三星电子将于2022年底推出200层以上的第8代NAND闪存根据businesskorea的报道，有业内人士认为三星已经过了双栈256层技术是通过用于连接单元的孔越少，芯片丢失的数据就越少所以单栈技术比双栈技术更先进可是，100层被认为是单叠层技术的技术极限目前，三星电子是全球唯一一家单次堆叠能堆叠100层以上的芯片厂商全球第二大NAND闪存制造商SK海力士和美果光电科技一直采用双叠层技术堆叠72层或更多层

业内人士预测，三星电子将加快200层以上NAND闪存的量产速度他们说，三星电子将通过在128层的单个堆栈中添加96层，成为第一家发布224层NAND闪存的芯片制造商与176层NAND闪存相比，224层NAND闪存的生产效率和数据传输速度将提高30%

广美正在大规模生产176层闪存芯片，这是其第五代3D NANDNAND是通过在垂直堆叠中一组接一组地堆叠单元来制造的美光最近几天表示正在研发232层3D NAND，并声称其232层技术代表了世界上最先进的NAND，路线图计划为500层

广美的232层NAND芯片采用3D TLC架构，原厂容量1Tb该芯片基于美光的CuA架构，使用NAND串堆叠技术，在彼此之上构建两个3D NAND阵列CuA和232层NAND的设计将大大缩小美光1Tb 3D TLC NAND存储器的管芯尺寸，降低生产成本，使美光拥有芯片定价权

西部数据和Armored Man最近表示，他们正在建造162层的NAND，该公司计划在2022年底推出第6代BiCS西部数据声称，他们将通过使用新材料来减小存储单元的尺寸，从而减小芯片尺寸西部数据计划在从USB驱动器到PCIe 5.0 SSD的产品中使用这些芯片

此外，西部数据将于2024年推出超过200层的BiCS+内存与BiCS6相比，每晶片位数将增加55%，传输速度增加60%，写入速度增加15%值得注意的是，BiCS+仅用于数据中的SSD，因为该公司计划为消费者存储提供不同级别的2xx NAND，称为BICS—Y此外，西部数据还表示，他们正在研究多种技术来提高密度和容量，包括PLC，并计划在2032年建造500层以上的NAND

SK海力士跨越200层可能有点晚了到目前为止，SK海力士最新的3D NAND是512Gb的176层堆叠式3D NAND可是，早在去年3月的IEEE IRPS上，SK海力士CEO李熙熙就已经对600层楼充满期待

国内主要竞争对手是长江存储，近几年发展很快此前，长江存储CEO杨士宁表示:短短三年，长江存储从第32层跃居到第64层，再到第128层长江蓄了3年，完成了他们6年走过的路现在，根据Digitimes的报道，据业内人士透露，长江存储最近已经向少数客户交付了其内部开发的192层3D NAND闪存样品

这些巨头厂商清晰的NAND路线图也证明了NAND和SSD市场的技术健康和活力一般来说，NAND闪存供应商准备在2022年底至2023年期间推出其超过200层的芯片产品，这是行业向更高密度3D NAND闪存过渡的里程碑

第二，争取资本支出和产能。

对于存储厂商来说，强调资金是行业的特点，产能的保证也是企业成功的一个关键伴随着NAND闪存供应商加入超过200层NAND闪存芯片的竞争，将需要新的晶圆厂和新的设备

IC Insights预测，今年NAND闪存的资本支出将增长8%，达到299亿美元，超过2018年创下的278亿美元的历史新高闪存的资本支出在2017年飙升，当时该行业向3D NAND过渡从那时起，资本支出每年超过200亿美元99亿美元的支出占2022年IC行业总资本支出预测1904亿美元的16%，仅次于OEM部门，预计今年将占行业资本支出的41%

新的和最近升级的NAND闪存工厂包括三星的P1平泽和P2，以及三星在中国Xi安的二期投资，Fab 6 和Fab K1在日本岩手，广美在新加坡的第三家闪存工厂SK海力士为其M15工厂的剩余空间配备了NAND闪存

此外，根据TheElec的消息，三星计划在今年5月初在其平泽工厂的新先进晶圆厂P3上安装晶圆厂设备公司的目标是在今年下半年完成工厂的建设消息人士称，三星将在5月的第一周首先安装用于NAND闪存生产的fab设备P3是一家混合工厂，将同时生产存储芯片和逻辑芯片，包括第七代176层V—NAND芯片预计三星在未来几年将在P3上花费至少30万亿至近50万亿韩元

SK海力士也正在大连建设一个新的3D NAND闪存工厂，该工厂已于5月16日开工2021年底，SK海力士完成了收购英特尔NAND闪存和SSD业务的第一阶段，从英特尔手中接管了SSD业务及其位于大连的NAND闪存制造工厂的资产为加快项目发展，SK海力士决定继续扩大投资，在大连建设新工厂

DRAM厂商拼什么。

无可争议的EUV

伴随着DRAM即将进入10纳米工艺，EUV已经变得不可或缺我们还看到三星，SK海力士和美光都采用了EUV技术

三星电子基于极紫外光刻技术的1z—nm DRAM已于今年2月完成量产半导体分析机构TechInsights利用EUV光刻技术和ArF—i光刻技术拆解了三星的1z—nm DRAM它认为这项技术提高了三星的生产效率，减少了DRAM的核心尺寸DRAM单元尺寸和D/R缩放最近变得越来越困难，但三星将D1z的D/R降低到15.7 nm，比D1y小8.2%根据消息显示，三星将继续在下一代DRAM中添加EUV步骤上面提到的三星P3工厂也将采用EUV工艺生产10纳米DRAM

三星DRAM单元尺寸趋势，D3x至D1z

广美预计从2024年开始生产基于极紫外光刻的DRAM芯片，在1伽马，EUV部署在有限层数的节点上，之后会扩展到1delta，层采用率更大，节点目的是通过允许制造更小的芯片特征来维持摩尔定律这一举措有望帮助它在技术上领先于竞争对手

SK海力士还引进了EUV光刻设备，解决了以往DUV光刻的局限性，制造工艺可以轻松达到10nm以下，从而提高生产效率日前，SK海力士完成了第一个用于DRAM的EUV工厂M16，并引进了EUV光刻设备2021年7月，SK海力士宣布量产8千兆LPDDR4 EUV DRAM，采用1nm工艺

3D堆叠成为DRAM的新未来

但是对于DRAM来说，业界的共识或者说目前面临的挑战是，DRAM最重要也是最困难的挑战是存储电容的高深宽比，这种高深宽比通常会伴随着元器件工艺的小型化而呈指数级增长也就是说，平板DRAM的技术小型化将越来越困难，即使是通过极紫外光刻技术，也不足以提供未来十年所需的位密度提升因此，主要设备供应商和领先的DRAM制造商正在考虑将单片3D DRAM作为长期扩张的潜在解决方案

根据消息显示，3D DRAM将存储单元堆叠在逻辑单元之上，以实现单位晶片面积的更多产量，从而3D DRAM可以有效地解决平面DRAM的挑战除了晶圆裸片良率的增加，使用3D堆叠技术还可以有效降低DRAM的单位成本，因为存储电容可以重复使用

其中，HBM技术是DRAM从传统2D向立体3D发展的主要代表产品，使DRAM开启了3D之路HBM是采用TSV技术的芯片堆叠，以提高吞吐量并克服单个封装中的带宽限制HBM可以充分利用空间，缩小面积，突破内存容量和带宽的瓶颈

根据Yole的观点和预测，这种新颖的3D技术将在2029—2030年期间进入市场在此之前，我们预计混合键合系统可能开始渗透到DRAM器件市场，用于制造3D堆叠DRAM，如高带宽存储器，可能从HBM3+代开始

写在最后

现在的数据中心，汽车，5G等对内存的要求越来越高，而技术的进化一直在向前滚动在不同的时代，不同的需求下，这些存储厂商总能开发出新的技术来满足时代的发展当然，新存储也是时代发展的产物它们不是要取代现有的存储解决方案，而是在延迟和生产效率方面补充现有的存储最后，存储是国家战略高技术产业，必须发展中国应抓住存储技术多元化发展的新机遇，实现突破