chanong 随着人工智能的发展以及数字化转型带来的数据量爆炸式增长，NAND闪存变得越来越重要。铠侠推出了一种新技术（CMOS Direct Bonded to Array，CBA），用于将外围电路直接键合至存储阵列，用于第八代3D 闪存BiCS FLASH，该技术已开始量产，可实现两片晶圆的高精度键合。总之，这提高了存储密度和性能。
数据量的爆炸性增长正在增加闪存的重要性
由于各种系统的自动化、车辆的电气化以及生成人工智能的普及，数据量呈爆炸式增长。为了处理海量的数据，各种处理器的性能不断提高，尤其是NAND闪存（以下简称闪存）的重要性越来越大。
闪存具有存储数据和程序的能力，随着数据量的增加，各方面都需要升级，包括更大的容量、提高的读写性能、更低的功耗、更快的接口等。
为了满足市场需求，铠侠推动了相应技术的发展，实现了闪存的大容量和高密度存储。
如何在不完全依赖“高级数据”的情况下升级Kioxia 闪存？
作为1987 年发明闪存的制造商，铠侠引领闪存技术进步约40 年，其使命是“用内存让世界变得更有趣”。
闪存技术的发展始于2D（平面）类型的发展。该技术通过微型化互连来增加每个硅模具的存储容量和存储密度。对于闪存制造商来说，小型化一直是竞争的基础，但当互连宽度达到15纳米时，就达到了极限。不可忽视的问题接连出现，比如“存储单元之间的距离太近会产生漏电流”、“两个存储单元存储的电子数量减少影响读取可靠性”等。去那里，去写作。”
此次铠侠采用了三维垂直堆叠存储单元的方法，通过增加堆叠层数，增加了单位面积的存储单元数量，实现了更高容量和更高集成度。 2007 年，Kioxia 推出了堆叠存储单元的3D 闪存技术。 2015年，Kioxia以“BiCS FLASH”品牌商业化了48层3D闪存（注1）。此后，Kioxia继续以大约每两年的节奏发布并升级层的BiCS FLASH产品，直到2021年发布162层第六代BiCS FLASH产品。
近年来，各闪存制造商都特别重视开发通过“高级计数”存储单元来提高存储密度的技术。随着每一代新一代闪存产品的层数不断增加，有些产品的层数超过了200层。然而，Kioxia 内存业务总经理Atsushi Inoue 表示，“存储设备的层数只是增加容量和存储密度的一种手段”。 ”
增加堆叠存储单元的数量在成本和制造工艺方面存在很多问题，其中最大的因素是加工难度增加。不仅晶圆的每一层都需要极薄，将它们堆叠起来会增加晶圆的高度，而且形成存储单元需要钻出非常深、非常细的孔，这不可避免地需要引入尖端晶圆。先进的设备需要花费很多钱。此外，随着存储单元的层数增加，制造时间也相应增加。
Atsushi Inoue 表示：“对于铠侠来说，最重要的是我们如何高效地实现高集成度和高密度的存储设备。一块晶圆上可以存储多少千兆比特？”你能记住多大程度的“mm2)”？”如何对此进行改进是一个非常重要的问题，而且目标不仅仅是增加层数，而是对显存孔的深度、横向设计技术、工艺技术等各种因素进行优化。关于开发在成本和性能之间提供最佳平衡的闪存产品。 ”
基于上述设计理念开发的产品就是最新的闪存、218层第8代BiCSFLASH（注2）产品。
CBA：使用不同的晶圆创建控制电路和存储单元
第8代BiCS FLASH最大的特点是引入了“CBA（CMOS direct Bonded to Array）”架构。该技术涉及在不同的晶圆上制造控制存储部分和存储单元阵列的CMOS 电路，然后翻转存储部分阵列一侧的晶圆并将两个晶圆粘合在一起。
上一代的第6代BiCS FLASH采用了“CUA（CMOS Under Array）”架构，在CMOS电路上形成存储单元阵列。在CUA工艺中，存储单元阵列形成在先前制造的CMOS电路之上，并且需要高温热处理来提高存储单元的可靠性。然而，由于高温工艺会降低CMOS电路的晶体管特性，CUA制造工艺具有显着的温度限制，这已成为限制存储单元性能提升的瓶颈之一。
CBA架构的优点在于，它允许使用最佳制造工艺来分别生产CMOS电路的晶圆和存储单元的晶圆。这样，仅需要对存储单元阵列的晶片进行高温处理，因此可以在确保可靠性所需的温度下进行热处理，而无需考虑对CMOS电路的影响。通过区分两个晶圆的制造工艺，可以最大限度地提高CMOS 电路和存储单元的性能。
由于两个不同的晶圆是一个在另一个之上制造的，因此与传统方法相比，它具有减少制造时间的优点。
然而，实现晶圆“适配”绝非易事。为了确保闪存的可靠性，必须以极高的精度进行对准。 Atsushi Inoue表示，“如果晶圆直径为1公里，则接合时的对准精度需要在1毫米以下”，如果对准精度不够，“闪存等的性能将受到影响”。受到影响。” “不起作用”、“即使起作用，寿命和可靠性也会显着降低”等等。
上图是第8代BiCS FLASH的电子显微照片。图中粉红线代表结面，上部为存储单元阵列，下部为CMOS电路。从图中可以看到，两者粘合得极其紧密，而且它们之间的距离极其狭窄，只有几微米。
提供者：铠侠
将两个晶圆精确地粘合在一起需要高强度的平坦化工艺，因为每个晶圆的表面必须非常平坦。 CBA技术将上述先进技术实现为制造工艺，其成果就是第8代BiCS FLASH。
第8代BiCS FLASH的层数超过了上一代，达到218层。 Atsushi Inoue表示，“这个层数比同代竞品（约230层3D闪存）低5%以上，但根据我们的计算，千兆密度约为15%至20%”因此，公司的做法是可以说我们有效地实现了高度整合。”
第8 代BiCS FLASH 在密度和性能方面提供了显着改进。与上一代BiCS FLASH相比，存储密度提高50%，写入性能提高20%，读取速度更快。功耗降低10%（写入时），接口速度达到3.6Gbps（千兆位每秒（注3））。 Atsushi Inoue表示：“引入CBA架构改善了存储本身的特性，这直接导致写入性能的提高。”
“上述性能提升绝非易事。一般来说，存储单元堆叠的越多，每层需要越薄，存储单元需要越厚。”往往会恶化，所以除非我们继续克服这个问题与制造高度可靠的存储单元一样，晶圆性能也不会提高。每一代新产品都能实现10%左右的性能提升，这将是衡量标准或目标。 ”
Atsushi Inoue表示：“通过增加层数来增加存储密度是一种有效的方法，但为了不依赖层数来增加比特密度，需要不断引入CBA架构等最佳技术。” ’ “去很重要，”他强调说。由此，我想可以说，第8代BiCS FLASH从某种意义上来说，就是一个完美实现了上述理念的产品。
“第八代BiCS FLASH”300mm晶圆
数据中心对SSD 的需求不断增加
第8代BiCS FLASH旨在应用于更广泛的应用，包括越来越多地应用于PC、智能手机存储、数据中心SSD、企业级SSD和车辆SSD中的PCIe 5.0兼容SSD。使用存储设备等。 Atsushi Inoue 表示：“我们收到了已开始运送样品的客户关于可靠性和性能的积极反馈。”
特别令人感兴趣的是第八代BiCS FLASH 在数据中心的应用。 Atsushi Inoue表示：“随着生成式人工智能的普及，数据中心服务器越来越多地采用HBM（高带宽内存），但它们的功耗极高。因此，市场正在向小型、轻量级和低功耗方向转变功耗设备。”“我们正在寻找一种可以提供帮助的设备。”对大容量SSD 的需求正在增加。 “我们预计在企业产品领域，SSD对HDD的替代也会加速。
Atsushi Inoue表示：“为了实现更美好的社会，我们公司不断开发各种性能更高的高密度闪存产品，旨在与各合作伙伴合作扩大闪存的应用范围。”走吧，”他说。
随着产生海量数据的应用不断增加，闪存作为“数据存储设备”的重要性不断增长，铠侠第八代BiCS FLASH将为存储设备创造新的价值。
