3D NAND 闪存技术 - 半导体洞察

3D NAND 闪存是一种非易失性存储技术，它将存储单元排列在多个堆叠层中，而不是像早期的 2D NAND 设计那样平铺在平面上。通过向上堆叠，它能够在相同面积内容纳更多数据，从而提高存储容量、降低单位比特成本，并使其非常适合用于固态硬盘、智能手机和大规模数据中心。3D NAND 闪存存储器件在过去的五年里，NAND 技术已经取得了长足的发展。五年前，二维平面 NAND 由数十亿个紧密排列在一起的存储单元组成，以提供更高容量、性能更快的闪存。随着在亚 1x 纳米级平面 NAND 中进一步集成更多单元的能力接近极限，制造商转向了 3D NAND 闪存。这是一项突破性技术，通过将存储单元以多层方式垂直堆叠，实现更高容量、更高可靠性以及更快的写入速度。

2D NAND 闪存与 3D NAND 闪存有什么区别？

闪存通过将数据存储在由浮栅晶体管构成的存储单元阵列中来工作。每个单元可保存一位或多位信息，并且即使在断电后数据仍能保留。这一革命性工艺引入了化学气相沉积（CVD）流程，用于堆叠薄膜层，并通过贯穿整个垂直结构的精密蚀刻孔将各层连接起来。第一代 3D NAND 闪存于 2013 年开始出货，具有 24 层。3D NAND 闪存作为 NAND 闪存的一种先进形式，通过将存储单元以多层方式垂直堆叠来提高存储密度和容量。多年来，为满足数据存储需求而提升容量的需要，推动制造商采用更高纵横比的结构，使 3D NAND 闪存发展到 64 层、96 层、128 层、144 层，以及最近的 176 层。

随着存储单元层数不断增加，性能、存储容量和能效也随之提升，但制造工艺的复杂性同样不断上升。精密沉积和蚀刻工艺变得更具挑战性，导致制造时间延长，并在字线和控制栅中产生隐藏缺陷。此外，制造过程中引入的误差，例如层厚不均，或蚀刻孔不完整、弯曲或扭曲，都会导致每片晶圆的良率下降以及每 TB 成本上升。

3D NAND 闪存主要用于哪些领域？

3D NAND 广泛应用于多种场景，包括固态硬盘（SSD）、智能手机、平板电脑以及其他移动设备。由于其高容量和高可靠性，它也被用于数据中心和企业级存储解决方案。

3D NAND 闪存的主要优势是什么？

3D NAND 具有多项关键优势：通过将存储单元垂直堆叠，在不增加物理占用面积的情况下显著提升存储密度和容量；与传统 2D NAND 相比，具备更快的读取和写入速度，从而带来更好的性能；具有更高的耐久性，可承受更多次写入循环，从而延长存储器寿命；功耗更低，因此非常适合对能效要求严格的移动设备和数据中心；同时，由于存储密度提升以及制造工艺改进，还具有更高的成本效益。

3D NAND 闪存分析通常在哪里进行？

如今，许多 3D NAND 制造商都会将样品送往实验室进行分析。在运输时间、等待实验室处理样品以及接收结果之间，晶圆厂的进程可能会被延迟数天甚至数周。这会导致开发周期更长、制造成本增加、产品上市时间变慢以及利润下降。但如果有一种更好的方式，能让晶圆厂更快获得改进并优化其工艺所需的数据和关键信息，会怎样呢？

Anatomy of a 3D NAND Structure — 随着 3D NAND 层数的增加，在这些复杂的高纵横比结构中识别缺陷变得愈发困难——这会减缓开发周期并提高单位比特成本。

如何识别 3D NAND 闪存中的缺陷？

随着 3D NAND 层数的增加，在这些复杂的高纵横比结构中识别缺陷变得越来越困难，从而拖慢开发周期并提高单位比特成本。若有一套易于使用的在线系统，，将高分辨率、高对比度成像与自动逐层去除和铣削相结合，就能让繁忙的晶圆制造客户直接在晶圆厂内获得对其高纵横比结构整个堆栈前所未有的深入了解。这将显著缩短获取数据的时间，加快工艺和器件开发，并使创新产品更快上市。

了解这款全新的Thermo Scientific Helios 5 PXL PFIB Wafer DualBeam如何将先进 3D 结构全堆栈计量的出数时间从数天缩短至数小时。

与赛默飞世尔科技半导体高级市场经理 Sean Zumwalt 合作撰写。