美光232层NAND 业界领先

美光长期以来被公认为3D NAND技术领域的领导厂商，其先前投入量产的业界首创176层替代闸NAND技术就是明证；在那之后，美光持续将先进技术广泛应用于其储存产品组合(包括行动装置、用户端、车载、智慧边缘及资料中心等)及各类规格尺寸及介面技术，更彰显了卓越营运成就。
在美光持续完善及拓展176层技术应用的同时，技术团队也竭力将NAND技术推向新境界，并于日前发表美光次世代232层NAND技术，宣布将于2022年底前投入量产。此独步业界的232层3D NAND技术发表后，目前已开始应用在部分Crucial品牌固态硬碟(SSD)上出货，下半年还会有更多应用新技术的产品出货，提供容量更大、密度更高、更省电且每位元成本更低的储存解决方案。
向上发展而非向外扩张
为什么3D NAND层数越多就越好？可以从房地产的概念去理解：在大城市中，为支持人口成长、提高使用密度，建物的扩建势在必行。因向外扩大地基属较不可行且成本效益较低的作法，故在许多城市中，替代方案就是在有限的地基上向上发展，开发楼层及单位数较多的摩天高楼与公寓大厦，以达成更高的使用密度。停车位及建筑物的水电空调等基础设施，则会设置于地下楼层，以提高空间使用效率。
美光全新232层设计的基础透过成功且经实证考验的CuA(CMOS-under-array)架构，扩增容量、密度、性能及成本效益，将NAND位元记忆单元阵列进行更多层堆叠，可于每平方公厘的矽晶上纳入更多位元，因此提高位元密度，并降低每位元成本。
这项独步业界的232层技术是美光第六代进入量产阶段的NAND产品，前所未有的高层数搭配CuA技术，使美光得以在极小面积上提供每个晶片高达1兆位元(1 terabit)的超大储存容量。密度提升亦使封装规格尺寸得以改良，例如全新11.5公厘×13.5公厘封装尺寸，较上一代晶片的封装尺寸缩减28%。这表示将会有更多类型的装置可以搭载大容量、高性能的储存装置。
更高性能、更高服务品质
密度提升不是唯一亮点。232层NAND除了拥有业界最高层数，也是业界最快技术，其背后的一个促成因素，就是NAND快闪记忆体介面(ONFI)的传输速率提高至2400MT/s，此新技术比上一代技术快了50%，同样也是领先业界的成就。另外，写入与读取频宽均有所提升——相较于上一代176层NAND，写入频宽增加100%，读取频宽则增加75%以上。
为达成储存与效能方面的改良，必须将3D NAND装置的分区增加到六个平面，以实现更高的平行处理，从而促成性能提升。虽然目前主流设计采用四个平面分区来处理指令及资料分流，但美光仍率先业界推出六平面TLC(三层单元)NAND装置。
以个别晶粒来看，平行处理能力提升进而提高了串列存取与随机存取的读、写性能，使更多读写命令可同时发送至NAND装置。因此，全新232层NAND的六平面架构，加上每平面上数条独立字元线，也能够减少读写命令之间的冲突，藉此提高服务品质(QoS)。就像高速公路一样，设置较多车道能够针对特定地区缓解壅塞并优化车流。
征服新高峰
增加3D NAND快闪记忆体的层数乍听简单，其实不然。生产这样的装置挑战重重，需透过数百个步骤才能将裸晶圆加工成晶粒或晶片。增加堆叠层数的最大挑战或许是确保各堆叠层的结构一致；结构之一致性对于正确对齐及连结所有堆叠层而言至关重要。美光采用高度先进之蚀刻及成像技术来创造高深宽比结构，并运用高效替换闸制程来提高零组件性能。
以创新的半导体设计制作原型已经很不容易，将3D NAND技术进行量产又是更大的挑战。3D NAND单元系以串连形式垂直构建，因此单一单元的瑕疵会影响整个单元串的性能。高深宽比蚀刻讲求极高精密度，要透过先进的污染控管措施来减少瑕疵；同时提高电子迁移率及导电性，藉此克服减速问题。
除了内部有坚实的专业团队来推动此一创新，美光也与代工厂商、材料厂商及供应商密切合作、开发解决方案，如此方能在几何极限下，精确构建记忆体单元。
新技术SSD即将上市
我们的生活持续数位化，从智慧装置到智慧边缘再到云端，在这过程中，232层NAND技术是一个重要的分水岭。从支援早期手机的拍照功能，到平板电脑、轻薄型笔记型电脑到穿戴式装置的推出，固态储存技术一直是技术发展的关键推手。若缺乏储存应用程式及资料的能力，技术的发展就会受到很大阻碍。
随着堆叠层数的不断提升，美光打造出位元密度更高、更省电且每位元成本更低的产品。这些改良有助于解锁数位化、优化及自动化的全新机会。美光在设计、制程及制造方面持续挑战极限，维持技术领先地位，232层新技术更是进一步提高了此领域技术的标准，也期待新技术激发出无与伦比的产品创新浪潮。