美光推出的全球首款232层NAND基于CuA架构

如何开发出尺寸更小、速度更快、功耗更少、成本更低，同时容量更大的闪存产品，这是美光研发工程师每天都要应对的挑战。随着各国对数字化转型和云迁移的重视，世界对存储容量和性能的要求越来越大。美光正在迎接这一创新变局。这些变化体现在异构计算、边缘计算、数据中心、金融系统实时大数据更新，以及移动设备、消费电子、汽车信息娱乐系统带来智能化沉浸式体验。美光232层NAND技术为这些高性能存储应用环境提供了可能。
优秀的架构，高效优化存储颗粒的使用空间和密度
美光推出的全球首款232层NAND基于CuA架构，通过增加NAND数据单元阵列堆叠层数，增加每平方毫米晶圆上的比特数，使每颗芯片仅需极小的尺寸就可存储高达1Tb的容量，使每颗裸片仅需极小的尺寸就可存储高达1Tb的容量，这就意味着232层NAND的比特密度比上一代 176层NAND高出45% 以上，通过进一步的技术创新，美光再次提高了存储密度，降低了单位存储成本。
美光232 层NAND 紧凑的外形规格便于客户进行灵活设计， 是全球首款六平面 TLC 量产 NAND。与其他 TLC 闪存相比，该产品在每颗裸片上拥有最多的平面数量，且每个平面都具有独立的数据读取能力，实现了超越历代产品的每平方毫米最高的 TLC 密度(14.6 Gb/mm2)。其面密度比当今市场上的TLC竞品高35%到100%。密度的增加进一步改善了封装规格，全新的11.5mm x 13.5mm封装尺寸较前几代小28%。这些突破使其成为目前市场上尺寸最小的高密度NAND，其小体积高密度的特性，高效利用了电路板空间，适用于各类部署。
美光的六平面架构以及高 I/O 速度和低读写延迟，可实现在多种配置中提供一流的数据传输能力。该结构可确保减少写入和读取命令冲突，推动系统级服务质量的提升。
美光232层NAND具有璀璨业界的NAND输入/输出 ( I/O )速度（每秒2.4 GB），可满足低延迟和高吞吐量的需求，适用于人工智能和机器学习、非结构化数据库和实时分析，以及云计算等数据密集型工作负载。该 I/O 速度比美光在176层节点上所支持的最高速度还要快50%。相比上一代产品，美光 232 层 NAND 的每颗裸片写入带宽提升至高100%，读取带宽提升至少 75%。这些优势提升了SSD和嵌入式NAND解决方案的性能和能效。
美光232层NAND是首款支持NV-LPDDR4的量产技术。NV-LPDDR4是一种低压接口，与此前的I/O接口相比，每比特传输能耗可降低至少30%。因此，232层NAND解决方案可实现高性能与低功耗平衡，是移动应用以及数据中心和智能边缘领域部署的理想之选。此外，该接口还可向后兼容，支持传统控制器和系统。
严苛的工艺离不开高效的团队，在3D NAND 闪存中增加更多堆叠层数看似轻而易举，实则并非如此。NAND的制造工艺非常复杂，往往需要数百道独立工艺流程才能将原始晶圆加工成合适的裸片或芯片。
增加堆叠层数最大的困难也许是确保堆叠从上而下的统一性，这对于正确对齐所有的层和连接柱是必不可少的。我们试举两个曾遇到的挑战：
垂直字线层之间的距离缩短增加了存储单元间的电容耦合，这个问题需要解决。
随着堆叠层数的增加，硅柱刻蚀功能的工艺难度急剧上升。
美光使用高度先进的蚀刻和图案化工艺来创建高深宽比结构，并通过高效的替换栅极工艺来提升性能。
3D NAND采用垂直结构堆叠存储单元，因此任一单元的缺陷都会影响单元串的性能。高深宽比刻蚀对精度要求极高，因此需要采用先进的污染控制方法以降低残次率，同时提高电子迁移速度和导电性，以解决传输速度下降的问题。
应对这些挑战需要团队间紧密协作，包括设计、技术开发、系统启动、晶圆制造、测试和封装以及许多其他职能部门的支持，因此优化跨职能团队协作是影响复杂解决方案成败的关键。
从设计与技术协同优化的角度出发，理解工艺效果，并调整设计以使产品性能更加稳健十分重要。例如3D NAND需要控制器进行先进的数据管理和纠错，以增加编程周期。精准的平面规划和建模同样非常重要，因为要确保不会因工艺偏差而影响电气参数和热参数。
“尽管美光拥有丰富的内部专业知识来推动这一技术创新，我们还是与机台厂商、材料生产商和其他供应商密切合作，开发解决方案，以精确构建极端几何形状的内存单元。”
新一波存储技术创新浪潮已到来，美光位于新加坡的NAND卓越中心因其在智能制造领域的优秀运营能力而被世界经济论坛列入其全球灯塔工厂网络。美光232层NAND已在其新加坡晶圆厂实现量产，并首先以组件形式通过英睿达（Crucial）SSD 消费类产品线向客户出货。其他搭载这项技术的产品将于今年晚些时候上市。
先进的AI工具、智能控制系统和预测能力使美光能够加速产品开发，强化产品质量，更快提升良率，缩短产品上市周期。更大容量、更高密度、更少能耗与更低单位存储成本将更好地支持数据中心、智能边缘、汽车应用所需的先进解决方案和实时服务，在移动设备、消费电子产品和PC上更好地实现快速响应和沉浸式体验。
凭借 232 层 3D NAND ，美光再一次提升了NAND技术的业界基准，降低了3D闪存每比特成本，确保了企业级SSD的数据安全性、速度稳定性和长期耐用性，提升了数据处理效率和传输流畅性，为5G时代下对创新存储技术的高密度、高容量、低延迟需求，兼收并蓄、推陈出新，掀起新一波存储技术创新浪潮。