美光将推下一代超400层3D NAND
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来源:集微网
美光将于2027年量产下一代3D NAND,采用晶圆键合技术,实现存储密度翻倍、I/O性能提升50%、功耗下降。G11将超过400层堆叠,未来将开发新材料和更致密存储单元架构推进3D NAND微缩。

美光本周在一场活动上透露,将于2027年下半年进入量产的下一代3D NAND将带来三大显著优势:存储密度翻倍、I/O性能较公司现役NAND提升50%,以及功耗下降。为实现这些激进目标,美光计划采用晶圆对晶圆键合(wafer-on-wafer bonding)技术。与此同时,美光还在开发新材料和更致密的存储单元架构,以将3D NAND的微缩延续到G11之后。

美光总裁兼首席技术与产品官斯科特·德博尔(Scott DeBoer)表示:“我们曾提到,将在成本合算、且该技术能带来对当时产品规格至关重要的能力的恰当时机引入晶圆对晶圆键合技术,而现在正是采用这项技术的合适时机。因此,G11技术是全球最先进的NAND,将于明年下半年爬坡量产,且基于晶圆对晶圆键合技术。”

G11:超过400层与晶圆键合

美光G11 3D NAND相较其现有G9(N160)世代是一次重大跨越。公司预计新闪存的位密度约为G9的两倍(3D TLC由21 Gb/mm²增至42 Gb/mm²?),相比铠侠(Kioxia)的BiCS10或三星的V10将是大幅跃升;I/O速度最高提升50%(由3600 MT/s升至5400 MT/s?);每比特数据传输能耗降低25%以上。

这些改进应会同时惠及面向客户端和数据中心应用的传统大容量SSD,以及需要更高带宽和能效的新兴AI导向存储设备。

G11引入的关键变化之一是晶圆对晶圆键合,它使美光能够采用不同工艺技术在不同的晶圆上分别制造NAND器件的不同部分——用新的3D NAND节点制造NAND阵列,用逻辑工艺制造外围电路和I/O——随后再将两者键合在一起。美光此前多个世代一直采用CMOS-under-array(外围电路置于阵列下方)架构,而晶圆键合提供了额外的灵活性,可独立优化存储阵列和外围逻辑,这意味着如果一切顺利,将带来更大的容量和更高的性能。

另一项重要创新是转向超过400层的NAND堆叠。美光尚未披露G11实际字线层数或存储堆叠(deck)数量,但表示该技术将具备业界领先的存储单元间距,这意味着其密度提升将同时来自更多层数和更小的单元尺寸。

美光预计将在2027年、即临近明年下半年大规模量产启动时,披露更多关于G11的技术细节。

G11之后:新材料与更致密的存储单元

毫无疑问,美光今后将继续沿三个维度推进3D NAND微缩,而不是单纯增加层数。传统3D NAND微缩最初主要依赖增加存储层数,而未来的世代还需要在X轴和Y轴方向缩小单元尺寸,以便在控制制造复杂度的同时提升位密度。

为此,美光正在开发其所称突破性的高迁移率材料、超致密单元架构,以及更节能的器件和数据通路。这些技术有望改善晶体管特性、进一步缩小存储单元尺寸,并降低NAND器件内部数据搬运所需的能耗。

德博尔表示:“G11之后,我们有一条强劲的路线图,今天不会展开太多细节,但重点是用新材料让单元架构更致密,并继续聚焦X、Y、Z三轴微缩。……当前行业方向和美光的方向,都是同时通过增加层数和缩小单元尺寸来实现微缩。”

该公司尚未披露G11之后各世代的具体架构细节、密度目标或量产时间表,但其路线图表明,未来的NAND微缩将日益依赖材料、单元架构和外围电路方面的创新,而非仅靠层数增加。同时,由于增加实际层数可以说是提升存储密度最简单的途径,预计未来几年向最高层数的竞赛不会明显放缓,尤其是考虑到市场对基于3D NAND的存储器的强劲需求。