存储芯片大厂美光（Micron）近日宣布，其 232 层 NAND 闪存芯片已实现量产。这也是全球首款突破 200 层大关的固态存储芯片。

一些竞争对手目前正在提供 176 层技术，有些厂商表示他们正在紧随此步伐，或者已经有了超过 200 层的工程样品。

与竞争对手的芯片相比，全新美光技术将每单位面积存储的比特密度增加了一倍，每平方毫米封装 14.6 Gbit。这一密度相比自家的 176L NAND 提升了约 43%，比竞争对手的 TLC 产品高 35% 到 100%。

更高的密度使美光最终能够生产出自己的第一款 1Tbit TLC 裸片，从产品化的角度来看，这意味着美光现在还可以通过堆叠 16 个 232L 裸片来生产 2TB 芯片封装。这对于 SSD 容量来说是个好消息，高端 SSD 容量通常受到可放置封装数量的限制。

与此同时，美光也在研究其芯片封装的尺寸，因此虽然更大的容量意味着芯片尺寸逐代增加（根据美光的密度数据，估计约为 70.1mm^2），该公司仍然将新一代芯片封装缩小了 28%。因此，单芯片封装从 12mm x 18mm (216mm^2) 缩小到了 11.5mm x 13.5mm (~155mm^2)。对于美光的下游客户来说，这是一个好消息。

美光表示，1 TB 芯片可被放置在 2 TB 的封装中，每个封装的边长都不超过一厘米，可以存储时长大约两周的 4K 视频（340 小时）。

以美光、西部数据、铠侠为代表的厂商纷纷在200+层3D NAND闪存领域发力，各厂商的竞争进入产能和层数等的多重较量，这是否会动摇三星的领先地位？

1、NAND闪存层数厮杀迈入200层

近日，美光发布了全新3D NAND闪存芯片，堆叠层数高达232层，计划2022年底投入量产。而今年年初，有消息称三星将于2022年底或2023年上半年推出200层以上NAND闪存，并于2023年上半年开始量产。这意味着，若量产按计划进行，美光将赶超三星，成为首个具备200层以上NAND 闪存量产经验的企业。

自1987年以来，NAND闪存经历了从二维平面向三维结构的演进，堆叠层数逐渐取代工艺制程成为闪存技术最直观的评判标准。2013年8月，三星推出了全球首款3D NAND闪存，堆叠层数仅为24层，却突破了平面技术的瓶颈，同时也将3D NAND闪存从技术概念推向了商业市场。

随着大数据、云计算等新兴技术的蓬勃发展，下游市场对NAND闪存芯片容量、性能和功耗的要求日趋提升，持续拉动3D NAND闪存技术的升级和迭代。从技术演进的角度来看，3D NAND闪存技术正以惊人的速度发展。仅用了9年时间，其堆叠层数便从最初24层增长至232层。随着3D NAND闪存层数厮杀迈入200层，预计NAND闪存头部厂商将会进一步加速技术开发升级，扩大市场布局。

2、3D NAND闪存技术路线

长期以来，NAND闪存市场呈现寡头竞争局面。自2002年以来，三星已连续20年位居全球市场首位。据TrendForce数据显示，2021年第四季度，三星市占率高达33.1%。在NAND闪存技术赛道，三星一直都是领跑者。自2013年第一代V-NAND闪存问世以来，三星3D NAND闪存技术已经将堆叠层数提升至128层。

进入128层，三星的技术演进速度逐渐放缓，甚至被SK海力士和美光赶超。早前，三星原计划于2021年底量产176层NAND闪存，但考虑到市场情况，量产计划推迟到2022年第一季度。同样176层NAND闪存，美光则抢先一步实现了量产出货。美光于2020年底宣布176层NAND 闪存量产计划，并于2022年初实现了全球首款176层QLC NAND固态硬盘批量出货。

如今，美光再次宣布232层NAND 闪存量产计划，不仅在堆叠层数高于三星224层，在量产时间计划上也早于三星。面对竞争对手的紧追不舍，预计三星将面临更大的压力，也将进一步加快200层以上NAND 闪存量产步伐，以夺回技术领先优势。

在技术演进速度方面，美光与SK海力士相对入局较晚，但技术升级速度却更胜一筹。早在2019年，SK海力士便公布了其3D NAND技术发展路线图。近年来，SK海力士的闪存产品也都按照计划有序推进，已于2020年推出了176层NAND闪存。根据技术路线，SK海力士3D NAND闪存堆叠层数将于2025年达到500层，于2030年达到800层以上。路线图并未公布200层以上的NAND闪存规划，但随着美光与三星杀入200层，预计SK海力士也将加快步伐，追赶市场趋势。

在公开路线图中，西部数据与铠侠建立了合作关系，计划将于今年开始量产第6代BiCS，在TLC和QLC配置中堆叠层数可达162层。该公司还声称通过使用新材料缩小存储单元尺寸，从而实现了与市场竞争者176层NAND闪存相比更小的芯片尺寸。此外，西部数据还计划将于2024年推出超过200层的BiCS+内存，并积极寻求提高密度和容量的新技术，以期未来十年内构建500层以上NAND闪存。

在国内市场，长江存储虽然入局较晚，但也在3D NAND闪存技术方面取得了长足进展。2017年，长江存储推出了中国首款3D NAND闪存；2019年，该公司又推出了自主创新的Xtacking 1.0架构，并成功实现了64层 TCL 3D NAND闪存量产。长江存储于2020年成功研发128层3D NAND闪存，目前基于该技术的固态硬盘已经投入市场。

纵观当前NAND闪存市场，由于智能手机、个人电脑等消费电子产品需求疲软，从而导致市场萎靡不振。在TrendForce集邦咨询等多家机构的预测中，今年NAND闪存采购动能将进一步收敛，并进入跌价周期。然而，反复侵袭的疫情、原材料污染等黑天鹅事件叠加之下，NAND闪存市场充满了不确定性，三星、SK海力士等厂商均传出提价讯号。

从NAND市场整体趋势来看，NAND闪存市场景气度将于下半年逐步回归正常，并推升NAND市场持续反弹。据Yole数据显示，2021年NAND闪存市场规模达670亿美元，并将于2022年以24%的速度增长至830亿美元。长期来看，预计到2027年，NAND闪存市场将达到960亿美元，年复合增长率约为6%。

3、层数不是唯一评判标准

3DNAND闪存领域的技术进步速度极快，使得市场竞争异常激烈。而闪存企业的产品利润率水平又与其创新能力息息相关，因此各大厂商在新产品的研发上竞争不断加剧。2013年8月，三星推出了全球首款3DNAND闪存，当时的层数仅为24层，而经过9年的技术突破，目前可以量产的3D NAND最高层数已经达到了176层，但能够真正做到的企业只有三星和美光。

今年2月初，三星发出公告称，将在2022年底或2023年上半年推出200层以上的3D NAND芯片，并在2023年上半年开始量产。预计三星第一款200层以上3D NAND芯片的层数将达到224层。

就在大家以为三星将继续引领技术潮流，将3D NAND闪存带入200+层新时代的时候，美光却抢先一步在其投资日活动上公开表示，将于2022年底开始量产全球首款232层3DNAND芯片，搭载该芯片的SSD将在2023年发布。美光此举可以说是后发制人，而且这也不是美光第一次这么做了。早在2022年1月，美光就早于三星率先发布了业内首款176层3D NAND芯片。半导体行业专家池宪念向《中国电子报》记者指出：“美光此次技术突破，一方面可降低其生产成本，并使美光拥有最先进闪存芯片的定价权，从而为其增加更多的利润；另一方面，美光借此进一步提高了自己的技术门槛，拉开与其它厂商的差距，使其在存储芯片市场的竞争力和3D NAND 闪存市场份额得到进一步增加。”

除了美光之外，日本存储领军企业铠侠与西部数据共同表示，将于2022年底量产162层3D NAND，2024年之前推出200层以上的3D NAND芯片；而我国存储芯片头部企业长江存储同样有消息称，长江存储已经开始向一些客户交付了其独立研发的192层3D NAND闪存的样品，预计将于2022年底前正式推出相应产品。本报记者联系了长江存储相关人员，但对方表示对该消息不予置评。

可以看出，各大企业都在积极研发200+层NAND闪存，美光、铠侠、西数、长存在层数上都已具有了与三星掰手腕的实力，三星在技术上的绝对优势已经开始发生动摇。从目前的研发进度来看，三星和美光在多层数堆叠存储器方面的技术基础较为领先，三星或会为了追求技术的领先性，以及提前抢占市场份额，调整时间，争取更早在市场上推出200+层闪存产品。

闪存的层数越多，单位空间存储密度就越大，总存储容量越容易提升，但值得注意的是，层数并不是决定闪存性能的唯一指标。创道投资咨询总经理步日欣在接受《中国电子报》记者采访时表示，3DNAND闪存堆叠技术在原理上基本类似，即通过堆叠的方式，实现在更小的空间和面积完成各大的存储容量。但是各个厂家都有各自的技术架构和演进路线图，并不完全一致，各家都有各家的技术工艺特色。在低层级的时候，3D堆叠确实能够显著提升闪存的性能，但是随着层数的增加，性能提升也会遭遇瓶颈，需要在技术、成本和性能之间寻找一个平衡。

层数的领先并不能代表美光在闪存技术上已经超过了三星。因为，对闪存产品的评价除了堆叠层数以外，还需要对接口速度、可靠性、随机读取性能、低能耗、增加每单元位数等方面的指标进行对比。此外还需要评价在生产过程中能否实现低成本、低损耗。在堆叠层数落后的情况下，三星可以通过提高产品的实际性能来提升自身的竞争力。

来源：中国电子报，王树一，机器之心