铠侠最新BiCS8 218L NAND键合技术

随着存储技术的不断演进，Hybrid Bonding（混合键合）技术正逐渐成为内存和存储应用领域的重要组成部分。TechInsights最近对KIOXIA/WD BiCS8 218L CBA 1 Tb 3D TLC NAND进行了深入分析，揭示了这项技术如何在提高存储密度、降低功耗和提升性能方面发挥关键作用。

KIOXIA/WD BiCS8 218L CBA 1 Tb 3D TLC NAND是一款采用了混合键合技术的新一代3D NAND闪存设备。这款设备采用了218层活性单元字线WL，总共堆叠了241个栅极，并采用了双层（2-deck）集成技术。KIOXIA将其命名为CBA（CMOS直接键合到Array）。

该设备的裸片大小为54.61平方毫米，相比BiCS6 1 Tb 162L CuA TLC的82.86平方毫米减少了约34%，而位密度达到了18.75 Gb/mm²，比BiCS6 1 Tb 162L TLC提高了1.51倍。

设计与结构特点

混合键合结构：BiCS8 CBA 1 Tb设备采用了混合键合技术，将CMOS裸片直接键合到3D NAND阵列裸片上。这使得外围逻辑电路能够与存储单元分开制造，然后再通过混合键合连接起来。这种结构有助于提高存储密度和I/O速度。
多层金属结构：为了实现混合键合，KIOXIA在CMOS裸片上增加了额外的四层金属层，其中包括三层钨（W）和三层铜（Cu）。Array Metal (AM)3 和 CM6 层被混合键合在一起。
阵列结构：该设备的每个字符串总共有249个栅极，分为上下两层，每层分别有122和119个栅极。这有助于提高存储单元的堆叠密度。
接口层改进：阵列甲板接口层（SiO）的厚度从110纳米减少到了65纳米，进一步节省了空间。

技术优势

存储密度提升：由于采用了混合键合技术，存储密度显著增加，这对于移动设备和其他需要高密度存储的应用非常有利。
功耗降低：更薄的接口层和改进的金属层设计有助于减少功耗。
性能增强：混合键合技术可以实现更高的I/O速度，从而提高整体性能。

行业趋势

混合键合技术的发展：YMTC已经在其第二代、第三代和第四代3D NAND产品中采用了混合键合技术。Xtacking架构就是一种利用混合键合技术的例子，它通过将存储单元与外围逻辑电路分别制造后键合在一起，避免了存储单元加工对外围电路的影响。
行业竞争：随着KIOXIA和Western Digital推出采用CBA架构的3D BiCS NAND产品，预计其他主要存储厂商如Micron、Samsung和SK hynix也会跟进，采用混合键合技术来开发下一代产品。

结论

KIOXIA/WD BiCS8 218L CBA 3D TLC NAND代表了存储技术的一个重要里程碑，展示了混合键合技术如何推动存储密度、性能和功耗方面的重大突破。随着更多厂商加入这一技术趋势，我们可以期待在未来几年内看到更加高效、高性能的存储解决方案。

随着3D NAND技术向更高层数发展，提高垂直单元效率成为降低制造复杂度、提升成本效益的关键因素，而各存储巨头之间的技术竞赛也正围绕这一核心指标激烈展开。

NAND技术最新路线

(图片不是最新，以文字描述为准)

2024年第二季度，3D NAND闪存技术路线图迎来了最新更新，展现了存储技术领域的快速发展和竞争格局。以下是对主要厂商技术进展的深入分析：

三星（Samsung）

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。
最新发布的V9代为接近300层的286层产品，再次体现了其在层数上的突破。三星还将引入混合键合技术（hybrid bonding），类似于铠侠（KIOXIA）即将推出的218层CBA技术和长江存储（YMTC）现有的Xtacking技术。
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。

铠侠（KIOXIA）和西部数据（WDC）

继续沿用BiCS结构，当前市场上主要为112层（第5代）产品，去年推出了162层的第6代BiCS，但该代产品生命周期可能较短。
计划跳过第7代，直接进入BiCS第8代，第直接采用218层，后续正在开发284层的产品，两者都将采用两片晶圆的混合键合技术。若300层以上技术进展顺利，可能会跳过284层。

美光（Micron）

美光在128层时从FG CuA转为CTF CuA集成方式，已推出176层和232层产品。
目前正开发第7代产品，预计低于300层，类似三星的286层，未来可能直接跳至400层以上。

SK海力士（SK hynix+Solidigm）

Solidigm（原Intel NAND业务）已推出144层QLC NAND，采用三甲板设计。192层QLC已面市，下一步将迈向更高层数，但其计划受SK海力士影响存在变数。
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（YMTC）

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。