2024年3月29日发(作者：1 手机官网)

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存储器：3DNAND风暴来袭

作者：莫大康

来源：《中国电子报》2016年第59期

自2013年8月三星率先宣布成功推出3D NAND之后，在技术上每年都会前进一步，由

24层、32层、48层，到-今年的第四代64层。有消息称2017年三星将可能推出80层3D

NAND。除技术进步之外，有分析师预测在2018年中期，全球NAND闪存市场在3D堆叠技

术的影响下，价格有可能低到每Gb约3美分。目前，中国正在下大力度推进存储产业的发

展，3D NAND被认为是一个有利的突破口。在此之际，有必要了解3D NADN的产业竞争形

势。

全球3D NAND竞争形势加剧

想要了解3D NAND，首先应当了解其关键制造工艺。3D NAND的制造工艺十分复杂，

主要包括高深宽比的沟开挖（High aspect ratio trenches）、在源与漏中不掺杂（No doping on

source or drain）、完全平行的侧壁（Perfectlv parallel walls）、众多级的台阶（Tens of

stairsteps）、在整个硅片面上均匀的淀积层（Uniform layeracross wafer）、一步光刻楼梯成形

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（sin-一e-Lithostairstep）、硬掩模刻蚀（Hardmask etching）、通孔工艺（Processing in-side of

hole）、孔内壁淀积工艺（Deposi-tion on hole sides）、多晶硅沟道（Polvsih-con channels）、

电荷俘获型存储（chargetrap storage）、各种不同材料的刻蚀（Etchthrough varyi‘ng

materials）、淀积众多层材料（Deposition of tens of layers）等。这些还只是主要关键部骤，可

见其复杂性。

然而，2D NAND在进入1xnm节点之后，器件耐久性和数据保持特性持续退化，单元之

间的耦合效应难以克服，很难解决集成度提高和成本控制的矛盾，进一步发展面临瓶颈。发展

3D NAND已经是大势所趋。近期全球3D NAND的发展迎来少见的红火，之前认为仅三星独

家领先的态势，可能需要重新思考，至少各方之间的差距正逐步缩小。因为谁都不愿在未来落

后。

从3D NAND的技术与产能方面寻求突破，近期几大厂商都在加大力度。日前，英特尔大

连厂传出消息，经过仅8个多月的努力，英特尔大连厂非易失性存储制造新项目于今年7月初

实现提前投产。去年10月，英特尔公司宣布投资55亿美元将大连工厂建设为世界上最先进的

非易失性存储器制造工厂。

东芝方面，在2016年春季开始量产48层3D NAND，紧接着7月15日在日本三重县四日

市的半导体二厂中举行启动仪式，未来该厂将量产64层3D NAND闪存。此举表示东芝可能

领先于三星。因为三星原先的计划是2017年下半年在韩国京畿道平泽市厂量产它的64层

3DNAND闪存。

东芝在3D NAND闪存方面的决心很大，计划2017年3D NAND占其全部NAND出货量

的50%，至2018财年增加到80%。

另外，由于2016年5月西部数据并购闪迪并没有影响闪迪与东芝间的合作关系。东芝与

西部数据双方各自出资50%，在未来2016年到2018年的三年内将总投资1.5兆日圆（约147

亿美元）在存储方面。

美光（Micron）在新加坡与英特尔合资的12英寸厂于2016年第一季度开始量产3D

NAND，月产3000片，并计划于今年年底扩充产能至4万片/月。8月9日美光正式推出了首

款面向中高端智能手机市场的32GB 3D NAND存储产品。

该款3D NAND芯片是业内首款基于浮栅技术的移动产品，也是业内最小的3D NAND存

储芯片，面积只有60.217mm2，同时采用UFS 2.1标准的存储设备，让移动设备实现一流的顺

序读取性能；基于3D NAND的多芯片封装（MCP）技术和低功耗LPDDR4X，使得该闪存芯

片比标准的LPDDR4存储的能效更优。此外，与相同容量的平面NAND芯片相比，美光3D

NAND芯片的尺寸可以缩小30%。

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海力士也不甘示弱，它的利川M14厂近期改造完毕。SK海力士进一步表示，2016年年底

将建立2万一3万片的3DNAND Flash产能，以应市场需求。第三季度之前的3D NAND Flash

投资与生产重心会放在36层产品，预计今年的第四季度将扩大48层产品的投资与生产能力。

另外海力士也计划投资15.5兆韩元，约134亿美元，新建一座存储器制造厂。

虽然其他厂商你争我夺，但是显然目前三星的优势尚在。据T.P.摩根发表的研究报告，三

星应该会在2016年年底将3D NAND的月产能拉高至接近16万片晶圆（西安厂12万片及

Line 16厂接近4万片）。三星的西安厂目前已接近（10万片/月片）产能全开，且该公司还计

划把Line 16厂的部分2D NAND产能转换为3D。

另外，三星也将调用Line 17厂在二楼的空间，于明年投产3D NAND。依据上述消息，

J.P.摩根估计三星明年年底的3D NAND月产能将攀升至22万片（西安厂12万片、Line 16厂

近6万片、Line 17厂近4万片），等于是比今年年底的月产能（16万片）再扩充37.5%。以

技术突破获取成本降低

根据上述分析，近四个月以来，变化最大的是东芝及英特尔。因为现阶段三星在NAND

方面领先，估计平均领先两年左右，而目前它的3D NAND产出已经占它NAND的比重达

40%。但是东芝正后来居上，因为它的64层提前量产，或者与三星同步，但是它的目标更为

宏大，3D NAND在2017年目标要占它的NAND产出50%，2018年达以80%，而目前仅

5.4%。

另外，英特尔大连厂仅用8个月时间便完成NAND闪存生产线的改造。目前尚不清楚英

特尔大连厂将在今年下半年量产的是3D NAND，还是其Xpoint新型存储器。非常有可能的

是，2017年东芝和英特尔的3D NAND产能将是三星西安厂的2～3倍。这将直接威胁到三星

的霸主地位。

由于平面NAND闪存的量产已经达15纳米，几乎接近物理极限，因此为了提高存储器的

容量及带宽，向3D NAND技术迈进是必然趋势。

但是3D NAND技术很复杂，由于成品率低，导致成本高。依三星的技术水平，估计它的

48层3D NAND的成本已经接近2D NAND，未来64层时可能会占优势。而其他的各厂家现阶

段仍然需要克服成本这一难题。这可以给中国存储厂商一些时间。

但是，不管如何，到2018年长江存储实现诺言量产3D NAND时，它的32层与三星可能

已经达100层相比绝不占优势。技术只是一个方面，更为严峻的是制造成本方面的差距。

因此，长江存储的产能扩充不可能盲目地马上扩大到月产10万片规模。但是历来存储产

业就是像一场赌局，对于中国半导体业是没有退路，只有迎头努力往前赶。长江存储上马的意

义，不能完全用市场经济的概念来注释，其中技术方面的突破是首位，其次是降低制造成本，

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逐渐缩小差距。争取在未来全球半导体业处于上升周期时，存储器价格有所回升，那时长江存

储才有希望实现成功突围。

三大阵营确立中国大陆封测业走向高端

陈炳艘

在《国家集成电路产业发展纲要》发布之后，我国加快了产业布局。除晶圆制造之外，作

为集成电路产业链后段关键环节的封装测试也得到快速发展。201 5年在国家集成电路产业投

资基金（简称“大基金”）的支持下，长电科技收购了原全球排名第四的封测厂星科金朋、通富

微电也收购了AMD的两座封测厂。而近日又有消息称，通富微电将收购全球排名第二大的封

装厂艾克尔（Amkor）。无论这个传闻确实与否，中国大陆封测产业正在迅速壮大，已经成为

全球封测业的三强之一。

兼并重组进入全球封测三强

集成电路封测产业作为半导体全产业链中不可或缺的环节，在半导体产业中的地位日益重

要。尤其是随着半导体技术按照特征尺寸等比例缩小的进一步发展，硅CMOS技术在速度、

功耗、集成度、成本等多个方面都受到一系列基本物理特性、投资规模等的限制。封装成为解

决这些技术瓶颈的重要途径之一。因此，兼并重组，提高产业集中度，成为了做大做强中国封

装产业，进而推进集成电路产业整个发展的关键一环。

正是在这一思路的指导下，从去年开始，在大基金的支持下，长电科技以7.8亿美元的价

格收购星科金朋公司。根据集邦科技的资料，长电科技+星科金朋全球市场份额为9.8%。通富

微电出资约3-7亿美元收购AMD旗下的苏州厂和马来西亚槟城厂。集邦科技的统计资料显

示，2015年通富微电市占率为1.4%。

近日又有消息称通富微电将收购全球排名第二大的封装公司艾克尔（Ammkor）。如果这

个消息准确，通富微电将超越江苏长电，成为中国大陆封测业的龙头，全球排名也将窜升至第

二，进逼龙头厂日月光；即使消息并不确实，兼并重组，提高产业集中度，发展中国大陆封测

产业的总体趋势也不会改变。

对此，中国半导体行业协会集成电路分会副理事长兼秘书长、国家集成电路封测产业链技

术创新战略联盟秘书长于燮康表示：“进一步推动封测业发展，兼并重组是重要手段之一。通

过加大行业整合力度，培育一至两家具有国际竞争力的大企业，是尽快复兴集成电路封测产业

途径之一。对于集成电路封测产业来说，通过推进企业兼并重组，将可延伸完善产业链，提高

产业集中度，促进规模化、集约化经营，形成一至两家在行业中发挥引领作用的大企业大集

团，有利于调整优化产业结构、促进产业持续健康发展。”

资料显示，在去年开启的一系列封测业国际兼并后，目前全球前十大封测厂正呈现三大阵

营，中国大陆企业闯入其中，包括日月光与矽品（今年5月排名第一的日月光宣布与排名第三

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的矽品合组产业控股公司）、艾克尔与J—Devices（今年初Amkor宣布完成对原全球排名第

六的封测厂卜Devices的收购）、长电科技与星科金鹏。以各阵营占全球半导体封装及测试市

场的占有率观之，则日月光与矽品的市占率最高，比重约在28.9%，其次艾克尔市占率约为

11.3%，长电科技（加星科金鹏）市占率则为9.8%。中国大陆封测产业已经成为全球封测版图

的三强之一

发展SiP推动产业走向高端

当前，全球集成电路产业正进入重大调整变革期，整个产业链技术突飞猛进，向高端领域

发展势在必行。根据于燮康的介绍：“3C电子市场作为我国封装测试市场的主要支撑力量，将

在未来十年内推动高密度、高性能芯片、超小型化、多引脚的各类BGA、CSP、WLP、MCM

和SiP先进封装产品和封测技术的快速发展；汽车电子、功率电子、智能电网、工业过程控制

和新能源电子等市场及国家大飞机、航空航天项目，也需要更为可靠、更高性能、更为多样化

的BGA、PGA、CSP、QFN封测产品和封测技术；新兴的物联网和医疗电子也需要集成度更

高、灵活性更强、封装形式更丰富的封测技术和新型R.F射频封装、MEMS与生物电子产品封

装、系统级封装（siP）产品形式。”

总体来看，在芯片封装领域，电子系统或电子整机正在朝多功能、高性能、小型化、轻型

化、便携化、高速度、低功耗和高可靠方向发展。也就是说，上述的兼并重组只是手段，目的

则是推动我国封装产业和技术走向高端领域。

此前，通富微电总经理石磊在接受《中国电子报》记者采访时表示，半导体技术发展到今

天，28nm的SoC产品是个节点，成本驱动的因素已经基本消失，半导体的高速发展正在失去

成本这一引擎。而SiP可以弥补缺失的动力，这对中国半导体、对整个封测产业是一个重要的

时间窗口。电子产品如何做得更薄，SiP是趋势。目前的电子组装技术已无法实现，微组装将

成为主流，通富微电发展的先进封装的WLP、FC、BGA工艺，为公司下一步全面量产SiP打

下良好的基础。

星科金朋、原AMD封测厂等企业的产品结构以智能手机、PC机和服务器CPU等的封装

为主，中国企业通过兼并、消化、吸收、创新，将可提升我国在高端封测领域的服务能力和竞

争力。英特尔CEO在l DF201 6上阐述“融合现实"愿景

本报讯在2016英特尔信息技术峰会上，英特尔公司首席执行官科再奇在开幕主题演讲环

节阐述了对于未来科技的愿景，涵盖虚拟现实、无人驾驶、工业互联网等领域，以及开发者对

于实现这些技术的重要性。科再奇在现场演讲中阐释了对于“融合现实”（Merged Reahty）的愿

景——这是借助一整套下一代传感和数字化技术，体验物理和虚拟环境交互的一种全新方式。

科再奇表示：“融合现实将以极具活力而自然的方式提供虚拟世界的体验，并让真实世界

中无法实现的体验成为现实。”在IDF2叭6上英特尔推出了AⅡoy项目。这是一个全新的一体

化虚拟现实解决方案，它将计算和传感器直接集成在头盔里，并采用了英特尔实感技术。英特

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尔将在2017年开放AⅡov硬件平台。英特尔宣布了与微软合作将虚拟现实普及到主流Pc。明

年，升级后的windows 10将支持主流Pc运行win—dows H010graphic，windows应用即可体验

混合现实。英特尔还介绍了面向物联网的全新英特尔Joule平台。这个全新的高性能计算平台

可以让新一代智能设备具备像人一样的感知能力。该平台现已上市。英特尔宣布了搭载英特尔

实感技术的YuneecTyphoon H无人机、英特尔Aem平台开发板和英特尔Aero平台即可飞行

（Readv—to—Flv）的无人机方案。

英特尔宣布了面向研究员、创客和机器人开发者的英特尔Euchd开发工具包。这个开发工

具包将传感、计算和连接功能集成在一个外形仅有糖块大小的条形设计中，让开发者能够快速

轻松地使用英特尔实感技术开发应用。

（陈炳欣）

英飞凌受邀成为中德智能制造联盟副理事长单位

本报讯近日，英飞凌有幸受邀以副理事长单位身份加入中德智能制造联盟。作为副理事长

单位中唯一的一家半导体企业，英飞凌将与来自中、德的各类智能制造企业、科研机构、大

学、行业组织一起共同探讨和推动智能制造产业的发展。

中德智能制造联盟接受工业和信息化部的指导与监督管理，由中国电子信息产业发展研究

院和中国电子学会共同联合中德两国智能制造企业、科研机构、大学、行业组织和产业园区共

同发起成立。诸多中德知名企业如西门子、博世、华为、海尔等以及科研机构、大学、行业组

织等都参与其中。

作为德国最大的半导体公司，英飞凌是德国工业4.0的架构师和实践者，拥有世界上最尖

端的自动化晶圆厂，同时长期聚焦中国市场及企业的本土化，助力《中国制造2025》。英飞

凌颇具创新的三角商业模式致力于帮助本土制造业向智能化转型升级，获得了中德制造联盟的

认可。

（陈炳欣）