2013年是半導(dǎo)體存儲(chǔ)器技術(shù)迎來(lái)重大轉(zhuǎn)折的一年。最能體現(xiàn)這一點(diǎn)的是，存儲(chǔ)器行業(yè)第一大企業(yè)三星電子于8月份宣布開(kāi)始量產(chǎn)3DNAND閃存“VerticalNAND（V-NAND）”。3DNAND閃存是在一次工藝中層疊多層存儲(chǔ)單元、在不依靠微細(xì)化的情況下實(shí)現(xiàn)大容量化和低成本化的技術(shù)。V-NAND通過(guò)層疊24層存儲(chǔ)單元，實(shí)現(xiàn)了128Gbit的存儲(chǔ)容量。盡管生產(chǎn)規(guī)模還很小，但畢竟是存儲(chǔ)器行業(yè)首次實(shí)現(xiàn)3DNAND閃存的量產(chǎn)。

長(zhǎng)期以來(lái)，NAND閃存的大容量化和低成本化一直由微細(xì)化技術(shù)推動(dòng)。最初，NAND閃存的用途只限于存儲(chǔ)卡等，最近幾年大幅擴(kuò)大到了便攜式音樂(lè)播放器、傳統(tǒng)手機(jī)、智能手機(jī)、平板電腦、個(gè)人電腦及服務(wù)器使用的SSD（solidstatedrive）等。這可以說(shuō)是微細(xì)化帶來(lái)的成果。

以前，NAND閃存企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)重點(diǎn)也是微細(xì)化。半導(dǎo)體行業(yè)第二大廠商?hào)|芝目前正在量產(chǎn)19nm（第2代）產(chǎn)品。美光科技與SK海力士也都打算量產(chǎn)16nm工藝產(chǎn)品。

三星表示，采用平面構(gòu)造的現(xiàn)行NAND閃存迎來(lái)微細(xì)化極限的原因主要有兩個(gè)，一是相鄰存儲(chǔ)單元之間干擾增大的物理性極限，另一個(gè)是曝光（蝕刻）成本增大的經(jīng)濟(jì)性極限。微細(xì)化極限日益逼近是整個(gè)行業(yè)的共識(shí)，美光科技及SK海力士就表明了16nm以后的工藝技術(shù)要開(kāi)始向3D過(guò)渡的態(tài)度。

在這種形勢(shì)下，東芝依然繼續(xù)貫徹自己的路線。雖然該公司也在為量產(chǎn)3DNAND閃存“BiCS”（BitCostScalable）做準(zhǔn)備，但目前仍在竭盡全力推進(jìn)微細(xì)化。東芝計(jì)劃2015年度開(kāi)始量產(chǎn)BiCS，當(dāng)前仍打算憑借平面型產(chǎn)品與其他公司的3DNAND閃存競(jìng)爭(zhēng)。大多數(shù)觀點(diǎn)認(rèn)為，目前3DNAND閃存的成本高于平面型產(chǎn)品。因此，也有人猜測(cè)，將賭注下在微細(xì)化上的東芝將會(huì)抓住今后的NAND閃存市場(chǎng)。

對(duì)于NAND閃存企業(yè)而言，增加“3D（z軸）方向”這一參數(shù)或許會(huì)為技術(shù)戰(zhàn)略增添新的煩惱。原因是，以什么樣的設(shè)計(jì)規(guī)則、采用什么樣的工藝技術(shù)、將存儲(chǔ)單元層疊多少層，這種判斷將會(huì)大幅拉開(kāi)各個(gè)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力之間的差距。此前主要由三星與東芝兩大強(qiáng)手長(zhǎng)期占有的市場(chǎng)份額，今后可能也會(huì)發(fā)生巨大變化。

HMC開(kāi)始樣品供貨

2013年，圍繞利用TSV（硅通孔）以三維方式層疊DRAM芯片的“HybridMemoryCube”（以下稱HMC），DRAM領(lǐng)域出現(xiàn)了重大動(dòng)向。HMC是著眼于DRAM的微細(xì)化極限將逼近、采用三維層疊芯片的方法實(shí)現(xiàn)高速化和大容量化的技術(shù)。

旨在推進(jìn)HMC普及的HybridMemoryCubeConsortium（HMC聯(lián)盟）于2013年4月公開(kāi)了HMC1.0版的最終標(biāo)準(zhǔn)（HybridMemoryCubeSpecification1.0）。存儲(chǔ)器廠商可以根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)始設(shè)計(jì)用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、計(jì)算設(shè)備、工業(yè)設(shè)備等的HMC。主導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)制定工作的企業(yè)是HMCC的核心成員美光、三星及SK海力士等。

2013年9月，HMC的商用樣片開(kāi)始供貨。美光開(kāi)始提供以三維方式層疊4枚DRAM芯片的2GB產(chǎn)品。據(jù)該公司介紹，這款2GB產(chǎn)品采用的結(jié)構(gòu)是，在專(zhuān)用控制器邏輯層上層疊4枚4GbitDRAM，通過(guò)TSV和微焊點(diǎn)以三維方式連接各個(gè)芯片。處理器與HMC之間的帶寬高達(dá)160GB/秒，單位bit的耗電量與DDR3SDRAM模塊相比可降低70％。美光將于2014年下半年開(kāi)始量產(chǎn)這款2GB產(chǎn)品以及層疊了8枚4GbitDRAM的4GB產(chǎn)品。盡管HMC是用于高端設(shè)備的DRAM，但該公司打算今后將其也推廣到消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品。

積極致力于HMC的企業(yè)不僅是存儲(chǔ)器廠商。美國(guó)大型FPGA企業(yè)阿爾特拉（Altera）于2013年9月成功實(shí)施了將該公司的FPGA與美光的HMC連接在一起的實(shí)驗(yàn)。關(guān)于采用20nm及14nm工藝技術(shù)制造的新一代FPGA群的特點(diǎn)，阿爾特拉稱是可與用于高速通信及高速運(yùn)算的大容量存儲(chǔ)器連接。這種大容量存儲(chǔ)器的候選之一便是HMC。

以前基本是“微細(xì)化一邊倒”的存儲(chǔ)器行業(yè)出現(xiàn)了“3D化”這個(gè)新潮流，這一潮流會(huì)對(duì)存儲(chǔ)器企業(yè)及設(shè)備及材料廠商的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境帶來(lái)什么樣的影響呢？估計(jì)2014年存儲(chǔ)器行業(yè)會(huì)圍繞三維化潮流不斷出現(xiàn)重大舉動(dòng)。