电子显微镜下,一颗芝麻粒大小的芯片表面,密密麻麻排列着超过3665亿个存储单元,长江存储研发工程师仔细调整着最后参数-7。
你敢相信吗?咱们手机上随手一拍的照片、每天刷不停的短视频,还有那些越来越庞大的APP,全都挤在指甲盖那么丁点大的存储芯片里。

以前这些数据只能“睡大通铺”——这就是传统的2D NAND平面存储。而128层3D NAND晶片 直接给数据建起了摩天大楼,同样“占地面积”下能塞进更多信息-7。

闪存技术从平面走向立体可不是小打小闹。简单打个比方,平面NAND像是个地面停车场,车子只能平铺着放。3D NAND则像个立体停车场,同样占地却能停更多车-7。
说起来容易做起来难。你别看只是简单堆叠,从2D到3D的转变实际上是整个制造工艺的颠覆。原来主导工艺的是光刻技术,现在变成了以刻蚀为核心-5。
各家厂商使出了看家本领。三星凭借其超高纵横比孔蚀刻技术在128层时代占据了主导地位-1。美光则推出了全新的RG架构,也算是另辟蹊径-2。
这场堆叠层数的竞赛早就像跑马拉松似的拉开了。三星2019年6月就推出了第六代V-NAND,用的就是128层堆叠-2。SK海力士紧随其后,同年11月就开始量产128层产品-2。
咱们自己的长江存储也没掉队,从64层量产到128层3D NAND晶片研发成功,中间只隔了短短7个月-7。这个速度在业内绝对算得上是“中国速度”了。
层数多了,数据密度自然就上去了。这就像是同样的地基上,楼盖得越高,能住的人就越多。128层的堆叠意味着更小的芯片尺寸能实现更大的容量-1。
在追逐层数的同时,各家的架构创新也百花齐放。三星在176层开始采用外围单元方法,这让芯片尺寸显著减小-1。SK海力士则搞出了个“4D NAND”的概念,其实本质上还是3D技术-1。
长江存储的Xtacking技术别具一格。它把内存阵列和外围电路分开制造,然后再像搭积木一样键合在一起-5。这种方法不仅提高了存储密度,还加快了传输速度。
好家伙,这种设计思路让芯片的制造流程更加灵活。外围电路可以用更先进的工艺制造,不受存储阵列工艺的限制,这真是个聪明主意-5。
造这种立体芯片可不是搭积木那么简单。随着层数增加,制造工艺面临巨大挑战。当堆叠超过128层时,堆栈高度接近7微米-10。
通道孔的深宽比直逼90到100-10。想象一下,这相当于要挖一个又深又细的井,还不能歪斜,技术难度可想而知。
应用材料公司的专家们发现,降低等离子体频率能减少离子的角分布,让它们更精准地到达深孔底部-10。这就像是给雕刻师换了把更精细的刻刀。
说了这么多技术细节,普通消费者最关心的还是这玩意儿贵不贵。美光的高管曾表示,128层3D NAND如果能广泛使用,将大大降低每比特成本-2。
市场上的反应也挺有意思。2019年第四季度全球NAND闪存市场营收达到125.46亿美元,环比增长了8.5%-2。技术的进步显然带动了整个市场的发展。
目前长江存储已经通过多家控制器企业的验证,这意味着它的128层3D NAND晶片离普通消费者的电子设备越来越近了-7。
这种高密度存储芯片最先会在哪儿用上呢?专家预测,它们将率先在大容量U盘、闪存卡和固态硬盘中普及-7。
特别适合那些需要大量读取的应用,比如AI计算、机器学习、实时分析这些听起来就很高端的领域-7。你的下一台电脑,很可能就用上这种芯片了。
想想看,以后买个U盘可能就是几个TB的容量,存一整座图书馆的数字资料都不在话下。科技的进步真是让人期待又有点忐忑啊。
一颗128层3D NAND芯片静静躺在测试台上,3665亿个存储单元中流淌着微弱的电流。实验室外,武汉的夜色中闪烁着点点灯火,长江存储的工程师们刚刚完成又一轮测试。远处工地上,新的芯片厂房正在拔地而起,塔吊上的灯光在夜空中划出忙碌的弧线。这片土地上,数据存储的未来正一层层地向上生长。