为了提升NAND闪存存储密度，增加3D NAND层数是当前的最佳途径。因此，所有3D NAND制造商每隔1.5至2年便通过新工艺节点努力实现层数的增加。每次新节点的引入都会带来多重挑战，因为制造商不仅要增加层数，还要在水平和垂直方向缩小NAND单元尺寸。这一过程要求制造商在每个新节点中采用新材料，这对研发构成了重大挑战。
近日，Kioxia（铠侠）公司首席技术官（CTO）Hidefumi Miyajima在接受Xtech Nikkei采访时透露，该公司计划在2031年前实现大规模生产超过1000层的3D NAND闪存。在东京城市大学举办的第71届应用物理学会春季会议上，Miyajima就实现1000层以上3D NAND器件的技术挑战与解决方案进行了演讲。
目前，Kioxia最先进的3D NAND产品是第8代BiCS 3D NAND，拥有218层及3.2GT/s接口（于2023年3月首次推出）。这一代产品引入了创新的CBA（CMOS直接连接阵列）架构，即分别采用最适合的工艺技术独立制造3D NAND单元阵列晶圆和I/O CMOS晶圆，再将两者结合在一起。这一设计带来了更高的比特密度和NAND I/O速度提升，确保该内存可用于构建顶级SSD。
三星也期望实现生产级别的1000层3D NAND。这意味着在实现超高层数3D NAND技术的道路上，Kioxia面临着与行业巨头三星的竞争。两家公司都在积极探索和克服技术难题，以期在未来几年内率先实现1000层3D NAND的大规模生产，从而在存储密度、性能和成本方面取得竞争优势。这一技术突破对于满足日益增长的数据存储需求、推动数据中心、云计算、人工智能等领域的发展具有重要意义。
主流NAND原厂技术路线图全景展示
根据TechInsights解析三星、铠侠/西部数据、美光、SK海力士/Solidigm、长江存储以及旺宏等主要厂商在3D NAND技术上的规划与发展，供大家参考！
三星：
V7世代：三星已将单层结构改为双层结构，并将2D外围阵列设计转变为Cell-on-Periphery（COP）集成。目前，三星已向市场推出第二代COP结构的V8 236层1Tb TLC产品。
预测：去年曾推测三星可能在300层以下再推出一个节点，如280或290层产品。如今，三星已拥有280层V9 COP V-NAND。
V6P版本：三星为990 EVO新增了133层V6 Prime（V6P）版本，作为128层V6的补充。133层为单层结构，无COP设计，总门数为133，有效字线数由128增至133，512Gb裸片上两个面各有两个子平面，速度提升至1600MT/s。未来V10将采用类似铠侠218L CBA和YMTC Xtacking产品的混合键合技术。
铠侠/西部数据：
BiCS结构：铠侠和西部数据继续沿用BiCS结构，市场上大部分产品仍为第5代112层。去年成功采购到第6代162层BiCS，但该产品可能存在风险，生命周期可能较短。
发展规划：铠侠已宣布跳过第7代BiCS，第8代将直接采用218层，后续开发中的产品将达到284层。这两代产品均采用双晶圆混合键合技术，若3xx层（如300层）开发进展顺利，可能再次跳过284层。
美光：
结构转换：美光在128层时将FG CuA结构改为CTF CuA集成，随后领先竞争对手推出了176层和232层产品。
未来规划：美光正在开发类似三星280层的Gen7（2yy层，小于300层）。美光有可能直接跨入400层产品，而不经过300层，美光的计划可能发生变化。
SK海力士/Solidigm：
Solidigm 144L QLC NAND由三层结构（每层48层）组成，已发布并分析了192L QLC设备，下一步将是230层QLC产品。
SK海力士继续采用4D PUC结构，V7 176层产品将在2024年持续供应，而238层V8 4D PUC产品将很快广泛应用于市场。去年已宣布321层V9 4D PUC样品，下一个节点可能为3yy层（如370层或380层），位于400层以下。
长江存储：
Xtacking结构：长江存储采用双晶圆混合键合的Xtacking结构，跳过了176层，直接进入232层。在开发232层之前，长江存储内部曾有过192层和198层样品，但最终选择了直接过渡到232层。
下一代G5产品将拥有超过300层，并采用Xtacking 4技术。由于受到美国芯片禁令影响，长江存储可能将更多精力转向已发布的128L和232L QLC设备，并为未来3D NAND开发多Xtacking技术。同时，长江存储正对包括美光在内的NAND竞争对手提起专利诉讼。
旺宏：
旺宏已向市场提供了首款3D NAND产品，如为任天堂Switch提供的48层3D NAND芯片，目前正在采购相关零部件。旺宏正在开发第二代96层产品。
预计在未来两三年内，我们将看到超过500层的3D NAND产品上市，甚至在五年内，通过采用更先进、优化的混合键合技术，可能出现超过600层或700层的封装解决方案。
参考资料：TechInsights市场报告，https://www.techinsights.com/
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