拆解分析機(jī)構(gòu)TechInsights的分析師探索了第四代3D閃存芯片──海力士(SK Hynix)的256-Gbit 72層TLC NAND，指該芯片具備市場(chǎng)上最高閘極堆棧的產(chǎn)品......電子制作模塊
在SK Hynix的72層(72L) TLC NAND閃存中，所謂的P-BiCS (Pipe-shaped Bit Cost Scalable)單元，是利用管線式(pipe)閘極鏈接每一個(gè)NAND字符串(NAND string)；從其布局可見(jiàn)，該芯片包含4個(gè)平面(plane)以及雙面字符線開(kāi)關(guān)/譯碼器(two-sided wordline switches/decoders)。
該內(nèi)存數(shù)組的效率約57%，是因?yàn)橄鄬?duì)較大的內(nèi)存與其他周邊；而SK Hynix的36L與48L產(chǎn)品內(nèi)存數(shù)組效率則分別為67.5%與64.0%。此趨勢(shì)顯示SK Hynix應(yīng)該會(huì)為下一代芯片開(kāi)發(fā)尺寸更小巧的設(shè)計(jì)。
三星(Samsung)以及東芝/WD (Toshiba/Western Digital)的64L 3D TLC NANS裸晶，有超過(guò)65%的內(nèi)存數(shù)組效率；不過(guò)以上的內(nèi)存芯片尺寸以及功能則都差不多。
各家64L與72L 3D NAND閃存單元數(shù)組效率比較 （來(lái)源：TechInsights）
SK Hynix 72L NAND閃存的位密度為3.55 Gbits/mm2，高于Samsung/WD之64L芯片；而美光/英特爾(Micron/Intel)的64L 3D NAND芯片是4種解決方案中位密度最高的，主要是因?yàn)椴捎妹麨镃uA (CMOS under the array)的獨(dú)特磚式(title)布局。
64L與72L 3D NAND內(nèi)存芯片位密度比較 （來(lái)源：TechInsights）
在3D NAND內(nèi)存單元架構(gòu)方面，SK Hynix芯片堆棧了總共82個(gè)閘極，包括選擇器(selector)與虛設(shè)字符線(dummy wordlines，DWL)；我們知道有72個(gè)閘極是用于主動(dòng)字符線單元，而最上方的三個(gè)閘極則是用于源極與汲極的選擇器閘極(selector gates，SG)，剩余的7個(gè)閘極應(yīng)該是用于DWL以及隔離閘極(isolation gates)。
在各家廠商的64L NAND組件中我們看到：
• Samsung采用了總數(shù)71個(gè)閘極，其中有3個(gè)用于SG，4個(gè)用于DWL；
• Toshiba/WD產(chǎn)品的閘極總數(shù)為73個(gè)，其中7個(gè)用于SG，2個(gè)用于DWL；
• Micron/Intel產(chǎn)品的閘極總數(shù)為76個(gè)，其中2個(gè)用于SG，7個(gè)用于DWL。
垂直單元效率計(jì)算方法，是主動(dòng)字符線的數(shù)量除以垂直堆棧閘極的總數(shù)；其結(jié)果就是該3D NAND內(nèi)存單元架構(gòu)的流程效率。SK Hynix 72L產(chǎn)品的垂直單元效率為87.8%，Toshiba/WD的64L BiCS產(chǎn)品也是一樣；Samsung的64L產(chǎn)品效率則為90.1%，而Micron/Intel的64L產(chǎn)品效率則為84.2%，如下圖所示。
64L與72L 3D NAND內(nèi)存產(chǎn)品的垂直單元效率 （來(lái)源：TechInsights）
SK Hynix先前的36L與48L產(chǎn)品是采用單步驟蝕刻工藝來(lái)制作分別為43個(gè)與55個(gè)閘極總數(shù)的通道電洞(channel holes)；新一代的72L內(nèi)存單元?jiǎng)t是采用兩步驟蝕刻工藝來(lái)制作通到電洞。在管線閘極上，較低的42個(gè)閘極以及較上方的40個(gè)閘極，分別是以兩個(gè)不同的蝕刻步驟形成。而狹縫(slits)與子狹縫(sub-slits)則是以單步驟蝕刻形成，工藝整合程序如下：
管線閘極鑄模成形(下方部位)
通道蝕刻(下方部位)
犧牲層填入電洞；
鑄模成形(上方部位)；
通道蝕刻(上方部位)；
犧牲層移除；
通道成形。
Micron/Intel的64L產(chǎn)品采用雙堆棧NAND字符串架構(gòu)，在上部與下部堆棧之間有一個(gè)平板(plate)；而SK Hynix的72L產(chǎn)品則是采用兩步驟蝕刻工藝，而非雙堆棧NAND字符串，工程師必須要嚴(yán)密控制工藝步驟，以避免上下部位的通道電洞未對(duì)齊；該電洞的尺寸在256 Gbit 72L產(chǎn)品約只有10納米。更多關(guān)于SK Hynix 72L NAND閃存的分析，請(qǐng)點(diǎn)此鏈接閱讀。
