手机容量焦虑正在成为过去式，你手里拿着的智能手机、快速开机的笔记本电脑，背后都离不开一场向立体空间要容量的存储技术革命。
三星第六代V-NAND闪存批量生产时，堆栈层数首次突破100层大关，将每个芯片的存储密度推向了新高度-4。与上一代产品相比，这项技术使性能提升了10%以上，同时能耗降低了15%-4。
各大厂商已经将目光投向了更远的未来，计划到2030年实现约1000层堆叠的目标，对应100Gbit/mm²的惊人密度-5。
一百层3D NAND的出现标志着一个关键的技术节点。从平面NAND到3D NAND的转变，本质是从“平房”到“高楼”的建筑革命。
传统的平面NAND依靠缩小单元尺寸来提高密度，但这种方法在15纳米节点附近遇到了物理极限-7。当存储单元太接近时，会产生严重的单元间干扰和数据可靠性问题。
三星通过其独特的“通道孔蚀刻”技术实现了这一突破-4。相比之前的堆叠架构，这项技术使存储单元数量增加了约40%，同时将所需的通道孔数量从9.3亿个减少到6.7亿个-4。
这种优化不仅提高了生产效率超过20%，还降低了工艺复杂度，为后续更高层数的堆叠奠定了基础-4。
随着3D NAND层数不断增加，制造过程中的技术挑战呈指数级增长。当堆叠层数超过一百层时，工艺工程师需要面对前所未有的技术难题。
半导体行业的一个关键挑战是高深宽比蚀刻。随着堆叠层数增加，蚀刻深度随之增加，要钻出贯穿所有层且直径一致的微小孔洞变得越来越困难-2。
Lam Research开发的低温蚀刻技术提供了解决方案。这项技术将蚀刻速度提高了2.5倍，同时使特征关键尺寸从顶部到底部的偏差小于0.1%-2。
除了蚀刻挑战，材料间的应力问题也日益突出。不同材料间的热膨胀系数差异会导致机械应力积累，影响器件性能-1。研究发现，降低钨沉积温度能有效减少应力，提高器件性能-1。
为了突破一百层3D NAND之后的技术瓶颈，研究人员开发了多种“微缩加速器”。这些创新技术帮助行业在增加层数的同时保持芯片的可靠性和性能。
比利时微电子研究中心开发了两项关键技术：气隙整合与电荷捕捉层分离-5。在相邻字线之间引入气隙，能减少存储单元之间的静电干扰-5。
电荷捕捉层分离技术则解决了另一个棘手问题：横向电荷迁移-5。随着存储单元垂直高度缩减，电荷更容易通过氮化硅层迁移，导致数据保留时间缩短-5。
垂直间距微缩是另一个重要方向。通过同时减小字线层和氧化层的厚度，可以在相同堆叠高度内容纳更多的存储单元-5。
当3D NAND堆叠层数达到一百层以上时，传统的检测方法已无法满足生产需求。每一层薄膜的厚度均匀性直接影响最终产品的良率。
复享光学提出的薄膜神经网络技术打破了这一瓶颈-3。这项技术将反向传播算法引入薄膜优化过程，使百层薄膜厚度的优化时间缩短到原来的2%-3。
传统的检测方法对于超过20层的多层结构，必须预先假定其为周期性结构才能适用-3。对于一百层3D NAND这样的非周期性复杂结构，传统方法需要几小时的优化时间-3。
薄膜神经网络技术无需大量前期训练数据，直接基于精确的电磁仿真计算建立映射关系-3。即使是232层的复杂结构，也能保证光谱结果的精确性，与国际量测标准数据的误差小于0.1纳米-3。
一百层3D NAND技术正在多个领域发挥重要作用。从消费电子产品到数据中心，这种高密度、高性能的存储解决方案满足了不同应用场景的需求。
在消费领域，基于一百层3D NAND的固态硬盘已经进入市场。这些产品提供更快的读写速度和更高的能效，使笔记本电脑和智能手机能够处理更复杂的任务-8。
人工智能和大数据应用的兴起，对存储技术提出了更高要求。生成式AI模型需要处理海量参数和数据，高速、高容量的3D NAND成为支撑AI应用的关键基石-6。
未来几年，3D NAND市场预计将保持强劲增长。全球市场规模预计将从2023年的400亿美元增至2030年的930亿美元-6。铠侠等公司计划在2027年前实现1000层3D NAND的技术目标-9。
随着层数竞赛持续，西部数据高层却坦言 “我们不再像仓鼠一样在层数迁移中奔跑” ，认为未来节点必须持久耐用且功能丰富-9。而坚持推进一千层计划的铠侠则希望到2027年使芯片密度达到惊人的100Gbit/mm²-9。
当存储芯片的堆叠高度接近100微米，制造业者必须平衡技术创新与成本控制-1。未来手机可能配备数TB的存储空间，而这一切都始于那幢突破百层的“存储高楼”打下地基的时刻。
