3D NAND瞄准自动驾驶汽车物联网应用

通过垂直堆叠晶体管，3D NAND有望成为基于半导体的数据驱动应用存储解决方案。自动驾驶汽车和物联网(IoT)设备为工程师带来了数据存储挑战。在许多情况下，硬盘驱动器速度太慢，而闪存驱动器太昂贵，无法存储与此类应用程序相关的大量数这就是3D NAND的用武之地。越来越多的工程师正在谈论采用基于闪存的3D NAND技术，这种技术可以将晶体管叠加在一起，以解决速度和成本问题。

为了解更多有关3D NAND的信息，Design News与Entegris公司市场策略副总裁Wenge Yang进行了交谈，该公司是一家半导体器件制造用材料制造商。与该公司的蚀刻和气相沉积工艺合作的杨告诉我们，为什么3D NAND可以在不久的将来成为自动驾驶汽车，物联网系统和各种其他数据驱动应用的关键推动因素。

DN：我们开始听到更多关于工程师想要使用3D NAND技术的半导体应用的信息。你能给我们一个简单的解释吗?什么是3D NAND?

杨：设备工程师正在弄清楚他们不能再在水平方向上制造更小的晶体管。他们达到了物理极限。所以他们问：是否有可能在晶圆上垂直堆叠?

这就是我们所说的3D NAND。而不是每个区域2D-one晶体管 - 我们在它上面堆叠另一个晶体管。然后，突然您可以再次开始缩放，从而在晶圆上产生更低的成本。这是三星或四年前由三星开始的。他们垂直堆叠八个晶体管。

当他们去八点时，每个人都喜欢它，所以行业开始扩大规模。他们从8到16，然后从16到32。然后他们从32到今天，每个人都在堆叠64个晶体管。

DN：推动这项技术发展的动力是什么?

YANG：共同的主题是数据 - 生成，传输，分析和存储的大量数据。我们正在使用手机和其他设备来创建数据，存储数据和查看数据。

半导体行业曾经是处理器驱动的 - 英特尔CPU决定了整个行业的发展方向。但是在过去的一两年里，由于所有的数据，它已经从以处理器为中心转向以内存为中心。数据正在驱动内存。这都是关于存储的。当我们谈论存储时，主要媒体现在是3D NAND。

DN：所以你说3D NAND是新的存储解决方案。为什么不使用硬盘进行数据存储?

杨：数据存储始于硬盘。硬盘驱动器的最大好处是每千兆字节便宜。但问题是硬盘太慢了。你实际上可以听到绕过的机械驱动器。

因此人们发明了非易失性闪存。它存储半导体数据。它快得多。在读/写方面，我们谈论的速度要快1000倍甚至10,000倍。

DN：为什么不使用2D闪存呢?

杨：问题是基于二维半导体的存储 - 闪存或固态设备 - 与硬盘驱动器相比太昂贵了。还有第二个问题：可靠性不如硬盘驱动器好。

所以问题就变成了：你如何让它更便宜?答案是，你把它缩小了。但他们已经制造了20纳米晶体管。它几乎达到了制造晶体管的极小的极限。所以他们开始垂直堆叠。

您可以在不牺牲成本，性能或可靠性的前提下获得所有好处。它突然让业界非常兴奋。到今年年底，大多数闪存制造商将达到96层。明年，他们计划推出128个。八月，有一个名为Flash Memory Summit的会议。那里的技术专家说他们认为可以进行200到500层的堆叠。

DN：那么它的应用是什么?

杨：过去，当我们谈到基于半导体的存储时，我们谈到了拇指驱动器，个人电脑，手机和相机 - 面向消费者的设备。但更大的市场是服务器的企业级。

DN：物联网和汽车怎么样?必须有自动驾驶汽车的申请。

杨：物联网设备，如冰箱里的恒温器，不需要大量的本地存储。或者，如果您使用Amazon Echo，它也是一样的。您不需要在本地存储。但是这些应用程序将数据传输到云，大多数存储将在服务器中发生。这就是企业存储是一个热门市场的原因。

自动驾驶汽车是不同的。它已连接，数据量巨大。每秒产生3千兆比特和10千兆比特的新数据。挑战在于：您如何存储数据?大多数人说将它存储在汽车中是因为数据的传输速度不够快。您无法将所有内容传输到网络。

所以你需要两件事。一个是汽车的大存储空间。另一个是服务器。您需要将数据上传到服务器，以便在发生事故时收集数据用于分析或责任。

但总的来说，无论您谈论的是什么IoT设备，您都需要生成，传输和存储数据。

DN：实现这一目标有哪些挑战?你如何获得128层，200层或500层?

杨：如果你堆叠很多层，它就像一座非常高的摩天大楼。孔的直径为40nm，孔的深度可以是孔的50倍。您的纵横比为50：1。这意味着如果你从这96层的顶部挖出一个洞到底部，那么洞就会变得越来越难以挖掘。

这是一个工程挑战：你如何挖洞?你如何去除那个洞中的东西 - 将它们从晶圆中拿出来?第三件事是：你需要用导体填充孔，这样你就可以接触孔中的每一层。那么如何在没有空洞或覆盖问题的情况下填补空洞呢?

所有这些都是我们行业面临的巨大挑战。这在您使用的蚀刻工艺和用于这些孔的清洁工艺方面引发了许多创新。当我们转向更多层时，整个目的是使这成为一个可行的制造过程。