平面NAND閃存的制程己經達15納米，幾乎接近它的物理極限，因此為了提高存儲器的容量及帶寬，向3D NAND技術邁進是必然趨勢。但是3D NAND技術很復雜，相比較而言由于成品率低，導致成本高。有分析師預測，到2018年中期全球NAND閃存在3D堆疊技術的推動下，價格可能低到每Gb約3美分。

自2013年8月三星率先推出3D NAND以來，之后的每年都會前進一步，由24層、32層、48層到今年第四代的64層，以及2017年可能是80層。三星存儲器的領軍人物金永南表示，該公司有近1000名的存儲研發(fā)人員，一起共同工作己有約20年之久，共有480篇文章在Sciences and Nature等雜志發(fā)表及擁有130項專利。

3D NAND 制造關鍵工藝

3D NAND的制造工藝十分復雜，以下把關鍵部分列出：

High aspect ratio trenches(高深寬比的溝開挖)

No doping on source or drain(在源與漏中不摻雜)

Perfectly parallel walls(完全平行的側壁)

Tens of stairsteps(眾多級的樓梯(臺階))

Uniform layer across wafer(在整個硅片面上均勻的淀積層)

Single-Litho stairstep(一步光刻樓梯成形)

Hard mask etching(硬掩模付蝕)

Processing inside of hole(通孔工藝)

Deposition on hole sides(孔內壁淀積工藝)

Polysilicon channels(多晶硅溝道)

Charge trap storage(電荷俘獲型存儲)

Etch through varying materials(各種不同材料的付蝕)

Deposition of tens of layers(淀積眾多層材料)

3D NAND制造中的關鍵工藝如下圖所示：

3D NAND的競爭加劇

近期全球3D NAND的發(fā)展迎來少見的紅火，之前認為僅三星獨家領先的態(tài)勢，可能需要重新來思考，至少各方之間的差距正逐步縮小，因為誰都不愿落后，從3D NAND的技術與產能方面都在積極的進行突破，近期它們的戰(zhàn)況分別如下：

英特爾

日前，英特爾大連廠帶來震驚的消息，經過僅8個多月的努力，英特爾大連非易失性存儲制造新項目于今年7月初實現(xiàn)提前投產。

去年10月，英特爾公司宣布投資55億美元將大連工廠建設為世界上最先進的非易失性存儲器制造工廠。

東芝

東芝在2016年春季開始量產48層3D NAND，緊接著7月15日在它的三重縣四日市的半導體二廠中舉行啟動儀式，未來該廠將量產64層3D NAND閃存。

東芝在3D NAND閃存方面的決心很大，計劃2017年讓3D NAND占其整體NAND出貨量的50%，至2018財年增加到占80%。

另外，由于2016年5月西數(shù)(WD)并購閃迪(Sandisk)之后，現(xiàn)在決定延續(xù)與東芝的合作關系。東芝與西數(shù)雙方各自出資50%，將在2016-2018的三年內總投資1.5兆日圓，相當于147億美元。

美光

美光(Micron)在新加坡與英特爾合資的12英寸廠于2016年Q1開始量產3D NAND，月產3000片，并計劃于今年底擴充產能至40000片。

8月9日美光正式推出了首款面向中高端智能手機市場的32GB 3D NAND存儲產品。

該款3D NAND芯片是業(yè)內首款基于浮柵技術的移動產品，也是業(yè)內最小的3D NAND存儲芯片，面積只有60.217 mm2，同時采用UFS 2.1標準的存儲設備，讓移動設備實現(xiàn)一流的順序讀取性能;基于3D NAND的多芯片封裝 (MCP) 技術和低功耗LPDDR4X，使得該閃存芯片比標準的LPDDR4存儲的能效多出20%。此外，與相同容量的平面NAND芯片相比，美光3D NAND芯片的尺寸可以縮小30%。

SK海力士

海力士也不甘示弱，其位于利川M14廠近期改造完畢。SK海力士進一步表示，2016年底將建立2萬-3萬片的3D NAND Flash產能，以適應市場需求。第3季之前的3D NAND Flash投資與生產重心會放在36層產品，預計今年的第4季將計劃擴大48層產品的投資與生產能力。另外海力士也計劃投資15.5兆韓元，約134億美元，新建一座存儲器制造廠。

三星

顯然，三星的優(yōu)勢尚在，據(jù)J.P.摩根發(fā)表研究報告指出，三星應該會在2016年底將3D NAND的月產能拉高至接近16萬片晶圓(西安廠12萬片、Line 16廠接近4萬片)。三星的西安廠目前已接近(100000片)產能全開，且該公司還計劃把Line 16廠的部分2D NAND產能轉換為3D。

另外，三星也將調用Line 17廠在二樓的空間，于明年投產3D NAND。依據(jù)上述假設，J.P.摩根估計三星明年底的3D NAND月產能將攀升至22萬片(西安廠12萬片、Line 16廠近6萬片、Line 17廠近4萬片)，等于是比今年底的月產能(16萬片)再擴充37.5%。

在近四個月以來發(fā)生最大變化的是東芝及英特爾。因為現(xiàn)階段三星在NAND方面領先，估計平均領先兩年左右，而目前它的3D NAND產出己經占它NAND的比重達40%。但是東芝正努力追趕，因為它的64層提前量產，可能與三星幾乎同步，但是它的目標更為誘人，其3D NAND在2017年目標要占整體NAND產出50%，(目前僅5.4%)以及2018年的80%。

另外，英特爾大連廠僅用8個月時間完成NAND閃存生產線的改造。目前尚不清楚英特爾大連廠將在今年下半年量產的是3D NAND，或是Xpoint新型存儲器。非?？赡?017年東芝和英特爾的3D NAND產能將是三星西安廠的2-3倍，將直接威脅到三星的霸者地位。

總結

歷來存儲器業(yè)就像是一場賭局，對于中國半導體業(yè)來說更是沒有退路，只有迎頭努力往前趕。武漢新芯存儲器項目上馬的意義，不能完全用市場經濟的概念來注釋，其中技術方面的突破是首位，其次是降低制造成本，逐漸縮小差距。爭取在未來全球半導體業(yè)的大勢處于上升周期時，存儲器價格有所回升，那時武漢新芯才有可能實現(xiàn)突圍成功的希望。

據(jù)目前的水平，以三星的技術為例，其平面NAND 2015年采用16納米制程，容量為64Gb，芯片面積為86.4mm2，折算每mm2為740Mb，而與三星的48層3D NAND相比較，2016年采用21納米制程，容量達256Gb，芯片面積為99mm2，折算每mm2可達2600Mb。以三星的技術水平，估計它的48層3D NAND的成本己經接近2D NAND，未來64層時可能會占優(yōu)勢。而其它的各家，不知東芝怎么樣?反正如果成本優(yōu)勢不足，它們也不可能去積極的擴充產能。

 不管如何，到2018年武漢新芯實現(xiàn)諾言量產3D NAND時，它的32層與三星可能己經達100層相比己經落后四代左右，可能更為嚴峻的是制造成本方面的差距，因此武漢新芯的產能擴充不可能盲目地馬上擴大到月產100000片。