SK hynix的3D NAND技术正在迅速赶上

2021-04-06 14:01:36 来源: 半导体行业观察

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作为全球最主要的NAND闪存公司之一，SK海力士是最后一家开发3D NAND闪存技术的公司，但公司迅速赶上了潮流，因此能够在2018年将其技术能力提升到与顶级集团相同的水平。在2019年夏季，他们更是达到了可以被称为最先进的水平，并成为3D NAND闪存开发的推动力。

SK hynix的3D NAND闪存开发的特点之一是陆续引入了新的基本技术。Tech Insights 的Choe在一次演讲中展示了一张由SK hynix开发的3D NAND闪存的硅芯片上切出的存储单元阵列的照片，以及用电子显微镜观察的横截面结构。

从2015年到2019年，SK Hynix开发了四种类型的存储单元阵列。2015年至2016年开发的首个存储单元阵列采用类似于东芝（现为Kioxia）开发的称为“ SP-BiCS”的单元阵列“ P-BiCS”的结构。在幻灯片中，Chile 没有公开分层字线的数量，但从开发之日起似乎是32层。随后，在2017年，我们开发了存储单元阵列的改进版本，称为“ DP-BiCS Gen1”。堆叠的字线的数量估计为48。

2018年，SK海力士开发了一种名为“ DP-BiCS Gen2”的存储单元阵列，该阵列具有将存储堆栈分为两个“层”（也称为“甲板”）的结构。堆叠的字线的数量估计为72。存储器堆栈在较低层具有42层堆栈，在较高层具有40层堆栈。层的总数超过72，因为它包括除字线和伪字线以外的栅极层。

在2019年，SK海力士开发了“ PUC（Periphery Under Cell阵列）”技术，该技术可堆叠外围电路和存储单元阵列。堆叠的字线的数量估计为96。内存堆栈由两个“层”组成。下层有54层，上层有64层。

SK 海力士宣布推176 层堆叠NAND Flash 闪存

SK hynix日前发布了其最新一代的3D NAND。据介绍，新产品具有176层电荷charge trap单元。在美光宣布他们的176L NAND开始以Crucial品牌产品发货之后，SK hynix是第二家达到这一层数的NAND制造商。

这是SK hynix的第三代产品，其PUC（Periphery under Cell）设计的特点是通过在存储器单元阵列下放置外围逻辑来减小芯片尺寸，类似于英特尔和美光的CMOS下阵列设计。（SK hynix将这种管芯布局及其charge trap闪存单元的组合称为“ 4D NAND”。）这一代的变化包括位生产率提高了35％（仅比理论上从128层增长到176层时的值稍低），单元读取速度提高20％。NANDdie和SSD控制器之间的最大IO速度已从128L NAND的1.2GT / s增加到176L NAND的1.6GT / s。

SK海力士已开始向SSD控制器公司提供512Gbit TLC部件的样品，以开发兼容的固件。SK hynix计划首先将其176L NAND用于移动产品（即UFS模块），该产品将在明年中期左右推出，其读取速度提高70％，写入速度提高35％。然后，消费者和企业级固态硬盘将跟进移动产品。SK海力士还计划基于其176L工艺推出1Tbit die。

根据该公告，SK hynix在即将到来的3D NAND时代将具有相当的竞争力。它们的运行时间可能比美光的计划稍晚一些，但美光将其128升的产品用作小容量测试工具之后，一直在寻求异常快速的过渡到176升，以解决因从floating gate转换为charge trap设计而引起的任何问题。

同时，英特尔的144L NAND芯片将于明年年初上市，而Kioxia / Western Digital 112L NAND芯片也将随时出现。三星的128L NAND几个月前开始在980 PRO中发货。虽然他们尚未正式宣布其下一代规格，但预计明年春季将开始生产，其层数约为176L，并将成为三星的首款使用string stacking的技术的产品。

吞下英特尔3D NAND业务

去年10月，韩国记忆体大厂SK海力士今宣布，将以90亿美元收购英特尔(Intel)NAND flash、固态硬盘(SSD)事业及其中国大连厂房，市调机构集邦(Trendforce)指出，这项合并案开启NAND Flash产业整并序幕，两家公司在企业级SSD领域可望发挥综效，市占将超越铠侠跃居第二，仅次龙头三星。

集邦表示，SK 海力士除了并购英特尔NAND flash 及SSD 事业外，并将依规定向中、美、韩等国政府机关申请许可，收购英特尔位于大连专门制造3D NAND Flash 的Fab68 厂房，预计在2021年底前完成收购。

根据集邦数据显示，SK 海力士与英特尔今年第二季的营收市占率为11.7% 及11.5%，分别位于第4 及第6 名。若再以产品竞争力详细区分，以去年来看，SK 海力士在NAND Flash 的强项为手机领域，其中包含eMCP 及eMMC 产品，占SK 海力士NAND Flash 总营收的6 成以上。

集邦进一步指出，英特尔长年在企业级SSD 领域表现优异，不但与三星并驾齐驱，中国市占甚至超过五成，以NAND Flash 所有终端应用来看，企业级SSD 为获利最佳的产品。

以产能面来看，SK 海力士目前的NAND Flash 投片产能全数位于南韩；英特尔的NAND Flash 产能则全数位于中国大连。英特尔是所有NAND Flash 厂商当中最著力推广采用QLC 结构者，预计年底前将占其产出逾3 成。以技术面来看，目前英特尔仍坚持以Floating Gate 为3D NAND Flash 的主要生产结构，不同于其他厂商所采用的Charge Trap 结构，在蚀刻的技术难度上有相当差异。

集邦预期，SK 海力士取得英特尔的3D NAND Flash 产能后，NAND Flash 市占将达20% 以上，超越原先排名第二的铠侠、仅次三星。SK 海力士在企业级SSD 领域的竞争力可望大幅跃升，但后续应着墨在双方不同产品架构间取得平衡，以达到最大综效。

此外，需要特别留意的是，此次收购案仅限于3D NAND Flash 相关技术与产能，并不包含近期相当受到市场关注的新兴记忆体技术3D-XPoint。

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