行業發展都會面臨挑戰，迭代飛快的半導體行業尤甚，沒有前沿技術的深耕必將導致落後。正所謂得之於艱難，失之於安逸，守成難矣。因此美光會直面壓力和挑戰，以技術推動創新，以合作實現共贏。
優秀閃存技術具有的特點是尺寸更小、速度更快、功耗更少、成本更低，同時容量更大，持續的開發出優秀的閃存則是美光的日常挑戰。憑藉3D NAND 新技術與率先推出的新產品，美光不斷向行業證明了該領域的突破和發展，藉此機會讓我們回顧美光取得的輝煌成就。
一直以來美光就將先進 NAND 技術引入存儲產品組合中，憑藉多種外形規格與接口技術，廣泛地應用於移動設備、 PC 客戶端、汽車、智能邊緣和數據中心等不同市場，充分展示了美光強大的運營能力。
多次的新技術迭代無不印證了美光被公認的3D NAND 技術的領導廠商地位，前不久推出的業內首款 176 層替換柵極 NAND 技術再次證明了這一點。
近日，美光技術與產品執行副Quattroporte Scott DeBoer 與高管團隊宣佈美光下一代 232 層 NAND 閃存將於 2022 年底前實現量產。這表明美光團隊在完善和擴大 176 層 NAND 技術應用的同時，同步在努力開發下一代更先進的 NAND 技術。對技術的持續鑽研和優化是美光的自信和驕傲。
美光的232 層 NAND是業界的首款 232 層 3D NAND ，這項前沿技術已經應用在英睿達（Crucial）旗下幾款固態硬盤上，今年晚些時候，其他搭載這項技術的產品將會陸續上市，屆時將為消費者帶來更大容量、更高密度、更少能耗與更低單位存儲成本的存儲解決方案。
垂直堆疊-高效利用
一些不太熟悉 NAND 技術的讀者在談及我們的產品時往往容易理解“堆疊層數越多就越好”這個概念，但是我想借機向更多群體分享這一技術進步的細節與影響。
就 3D NAND 而言，堆疊層數越多越好。如果在一個寸土寸金的城市因為人口增長需要更高的居住密度，有兩個選擇：向外擴建和立體擴建。前者因為環境因素不僅可行性較低，而且降低空間利用率和提高成本。因此很多城市就選擇立體擴建，即在同樣大小的土地上修建樓層更高、房間更多的大樓和公寓，以實現更高容積率，這也是城市高層建築的意義。同理，停車場和建築物的供水及暖通空調設施大部分都位於地下，以更好地提高空間效率。
美光新推出的 232 層 NAND 基於經過驗證的 CMOS 陣列下 (CuA) 架構，該架構為容量增長、密度增加、性能提升和成本降低提供了一個向上擴展的方法。通過增加 NAND 數據單元陣列堆疊層數，能夠增加每平方毫米晶圓上的比特數，進而提高存儲密度，降低單位存儲成本，就像上面所說的立體擴建。
全球首發的 232 層 NAND 技術標誌著美光第六代 NAND 即將進入大規模量產。突破性的超高堆疊層數和 CuA 技術使每顆芯片僅需極小的尺寸就可存儲高達 1Tb 的容量，這意味著 232 層 NAND的比特密度比上一代 176 層 NAND 高出 45% 以上，多麼驚人的容量提升! 密度的增加也進一步改善了封裝規格，全新的 11.5mm x 13.5mm 封裝尺寸較前幾代小 28%。這些突破意味著大容量、高性能的存儲產品將能搭載在更多類型的設備上。
強化性能-高質量服務 （QoS）
除了密度增加，擁有業界最多堆疊層數，232 層 NAND 也是目前速度最快的 NAND 產品。開放式 NAND 閃存接口（ONFI）使傳輸速率大大提高，達到 2400 MT/s ，再次領先業界，比上一代技術提高 50% 以上。此外雙向帶寬也有提高，相比 176 層產品， 232 層 NAND 的寫入帶寬提升可達 100% ，讀取帶寬提升超過 75%。
為了實現存儲與性能進步，我們需要將 3D NAND 劃分為更多的六個平面，以實現更高程度的並行，從而提高性能。目前市場上許多 NAND 只有兩個平面，就算是最先進的產品也僅採用四平面設計來傳輸指令與數據流，美光則是首家將六平面 TLC（三層單元）NAND 產品推向市場的廠商。
就單顆裸片而言，增加並行性能給 NAND 器件同時發送更多讀寫指令，從而提高順序訪問和隨機訪問的讀寫性能。因此，六平面架構和全新 232 層 NAND 中相應的獨立字線數量，也可以通過減少寫入和讀取指令衝突來提高服務質量(QoS)。就像高速公路一樣，車道越多，擁堵就越少，特定區域的交通就越通暢。
以技術推動創新
在 3D NAND 閃存中增加更多堆疊層數看似輕而易舉，實則並非如此。NAND 的製造工藝非常複雜，往往需要數百道獨立工藝流程才能將原始晶圓加工成合適的裸片或芯片。
增加堆疊層數最大的困難也許是確保堆疊從上而下的統一性，這對於正確對齊所有的層和連接柱是必不可少的。我們試舉幾例遇到的挑戰:
● 垂直字線層之間的距離縮短增加了存儲單元間的電容耦合，這個問題需要解決。
● 隨著堆疊層數的增加，硅柱刻蝕功能的工藝難度急劇上升。
美光使用高度先進的蝕刻和圖案化工藝來創建高深寬比結構，並通過高效的替換柵極工藝來提升性能。
以合作實現共贏
應對這些挑戰需要團隊間緊密協作，包括設計、技術開發、系統啟動、晶圓製造、測試和封裝以及許多其他職能部門的支持，因此優化跨職能團隊協作是影響複雜解決方案成敗的關鍵。從設計與技術協同優化的角度出發，理解工藝效果，並調整設計以使產品性能更加穩健十分重要。例如 3D NAND 需要控制器進行先進的數據管理和糾錯，以增加編程週期。精準的平面規劃和建模同樣非常重要，因為要確保不會因工藝偏差而影響電氣參數與熱參數。
創新半導體原型設計已經困難重重，大批量生產 3D NAND 則是更大的挑戰。 3D NAND 採用垂直結構堆疊存儲單元，因此任一單元的缺陷都會影響單元串的性能。高深寬比刻蝕對精度要求極高，因此需要採用先進的汙染控制方法以降低殘次率，同時提高電子遷移速度和導電性以解決傳輸速度下降的問題。
儘管美光擁有豐富的內部專業知識來推動這一技術創新，我們還是與機臺廠商、材料生產商和其他供應商密切合作，開發解決方案，以精確構建極端幾何形狀的內存單元。
即將交付的 SSD
從設備端到智能邊緣再到雲計算，美光 232 層 NAND 代表了數字化發展過程中的分水嶺。從最早支持手機上的拍照技術，到支持平板電腦、輕薄筆電和可穿戴設備，固態存儲技術是科技發展背後的關鍵推手。如果沒有存儲應用程序和數據的技術，科技發展會受到極大阻礙。
“業界首發，不二選擇”這一宣言代表了美光對技術領導力的不懈追求，深受團隊認同。隨著堆疊層數的不斷增加，美光提供了擁有更高存儲密度，更少能耗與更低單位存儲成本的產品和技術，有助於為數字化、系統優化和自動化發展提供新機會。通過不斷突破設計、工藝與卓越製造的極限，美光始終保持技術領先地位。憑藉 232 層 3D NAND ，美光再一次提升了 NAND 技術的業界基準，期待該技術能掀起新一波產品創新的浪潮。
