首次探秘三星48層3D快閃記憶體工藝如何精湛

2025-04-24 17:57:27

　　從CPU到GPU，從內存到顯存再到快閃記憶體，各種晶片都在搞3D堆疊工藝，而堆疊最狠的，絕對是三星電子的3D V-NAND快閃記憶體。TechInsights最近拆解了三星最新的48層3D V-NAND，被其精湛的工藝徹底徵服了。拆解對象是三星最新的移動固態硬碟T3 2TB，應用了2015年8月份發布的3D V-NAND TLC快閃記憶體顆粒，每個晶粒(Die)的容量為256Gb(32GB)，編號「K9AFGY8S0M」。

　　這塊硬碟PCB的正反面安裝了四顆快閃記憶體晶片，編號「K9DUB8S7M」，每顆容量512GB，內部封裝了16個我們想要探索的48層堆疊3D V-NAND晶粒。

　　16顆晶粒相互堆疊以及採用傳統線鍵合技術連接的封裝橫截面。這些晶粒的厚度只有40微米，是迄今所見封裝中最薄的，相比之下三星上代32層堆疊3D V-NAND中的晶粒厚度約為110微米。

　　另外，AMD R9 Fury X顯卡所用海力士HBM顯存的晶粒厚度約為50微米，三星TSV DDR4 DRAM晶粒的厚度約為55微米。

　　40微米，可能已經逼近300毫米晶圓無需使用承載晶圓(carrier wafer)所能實現的最薄極限了。

　　單獨的一個256Gb晶粒，包括兩個5.9×5.9毫米的快閃記憶體Bank，存儲密度約為每平方毫米2600MB，而這還是21nm工藝實現的，相比之下三星16nm工藝平面型NAND快閃記憶體的密度只有每平方毫米740MB。

　　這是快閃記憶體陣列部分的SEM(掃描式電子顯微鏡)橫截面，可以看到其中有55個閘極層，包括48個NAND單元層、4個虛擬閘極、2個SSL、1個GSL。

　　這是V-NAND頂部的更高倍數放大圖。

　　作為對比的三星32層V-NAND TEM(隧道電子掃描顯微鏡)橫截面

　　V-NAND串聯TEM平面圖，可看到多個環形的分層

　　三星16nm平面型NAND快閃記憶體陣列