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新主要有两种手段，一是结构上由2D变为3D，二是采用新的存储器件结构或材料，本节我们将从器件结构，功能特性，研发进展等角度对目前最主要的新型存储器进行对比分析。3D XPoint技术是最具革命性的热点技术，故将放在下一节单独重点分析。

　　1）3D NAND

　　目前，NAND 闪存的主流制程为28nm/16nm，在制程进入1x nm 世代后，越来越紧邻的存储单元之间的串扰效应，越来越薄的栅氧化层导致的电子击穿效应，都使得NAND的可靠性和性能受到影响。此外，在进入2x nm后，由于平面微缩工艺的难度越来越大，故微缩带来的成本优势开始减弱，尤其是在16nm制程后，继续采用2D 微缩工艺的难度和成本已经超过硅通孔，薄膜刻蚀等3D技术。

　　图14， 2D NAND 与 3D NAND的对比

　　也就是说，不论是从性能角度考虑，还是从经济角度考虑，继续平面微缩都不是一个好办法，因此三星，海力士，东芝，美光等NAND龙头企业都在积极研发3D NAND技术。IC Insight预计，得益于SSD和智能手机的推动，2015年开始3D NAND的出货量将以200%的年均复合增长率递增（2D则以每年17.1%的速度下降），预计2020年达到NAND总量的70%的水平。

　　3D NAND 优点：

　　1） 轻松在宽松的制程下得到大容量：从2D NAND到3D NAND就像平房到高楼大厦，因此单位面积的容量更高，目前32层的3D NAND容量为128Gb，与主流2D 1y/1znm NAND的容量持平，而48层的3D NAND存储器容量能够达到256Gb，即层数达到48层后，3D的威力将初步显现，三星预计100层的3D NAND容量将达1TB。

　　2） 性能更高，功耗更低：得益于立体堆叠的模式，3D NAND能在较大的存储单元尺寸下保持很高的存储密度，大的存储单元接受电荷信号更饱满，栅氧的厚度也更大，不易被击穿，此外，更大容量NAND读写不需要那么多次的重试，因此总功耗也会更低。

　　主流技术对比：

　　由于2D NAND的架构关键在于光刻，而3D的关键则在于高深宽比通孔刻蚀，薄膜加工等技术，工艺差别较大，故各家的进展并非一帆风顺。目前3D NAND的研发总体可以分为三大阵营，分别是三星，海力士，东芝，三家都有其相似的技术和专用技术。相同之处在于三者都使用了环栅技术（GAA： gate-all-around），使得栅极对导电沟道的控制能力更强，关断电流也更小。不同之处主要有三点：

　　三星和海力士在其3D NAND产品中引入了电荷撷取层（CTL：Charge Trap Layer），即将电荷存储在高K（介电常数）材料绝缘层（SiN），而传统的2D NAND则是将电荷储存在导电的多晶硅浮栅上，氮化硅因为结构特殊，电荷往往会自动积聚到它的晶格周围，因此理论上这些电荷不会消耗，从而其寿命可以得到提升。而Intel/美光方面则是仍然采用传统的浮栅极，理由是这项技术在2D NAND中已经久经考验，比较成熟。

　　东芝/闪迪，西部数据在3D NAND方面是合作关系（西部数据2016年收购了闪迪），均使用一项名叫BiCS（Bit Cost Scaling：位成本可扩展技术）的技术，其3D堆栈上所有存储器单元可以采用相同的晶圆沉积步骤同时生产出来，而且堆叠的存储器单元每个位行只需要一个位线，故可以随NAND规模的扩大而降低成本，号称在所有3D NAND闪存中核心面积最低，成本最低。2015年，东芝/闪迪推出了48层第二代3D NAND Flash（即BiCS2），该产品在一个2bit/cell （16GB）的芯片中堆叠了48个字线层，容量为16GB，其采用的"U"型NAND串结构可以提高阵列密度。

　　东芝和海力士使用自对准多晶硅栅，而三星则是通过大马士革工艺淀积金属栅。

　　2）3D DRAM

　　与NAND Flash技术类似，DRAM的平面微缩也正在一步步接近极限并向垂直方向扩展：18/16nm之后，由于薄膜厚度无法继续缩减，以及不适合采用高介电常数（High-K）材料和电极等原因，继续在二维方向缩减尺寸已不再具备成本和性能方面的优势。与DRAM的3D技术路线不同的是，DRAM的3D技术体现在芯片层面，而非晶体管层面，即其3D指的是3D封装——采用TSV将多片芯片堆叠在一起，随着电子产品对DRAM容量要求和性能的提升，未来3D DRAM比重将呈上升趋势。

　　3D DRAM优点：

　　a）宽松尺寸下实现高密度容量：和3DNAND类似，Z方向的扩展能力使得其对平面微缩的要求降低，从而可以在较大制程下大幅提升单根内存条容量。

　　b）寄生阻容减少，延时串扰降低：改用3D封装之后，很多芯片之间的连接由水平面上交杂的铜线变成了垂直方向的通孔，互连线长度大大降低，从而极大的改善了后道线间延时和串扰，对芯片性能的提升有很大的帮助。

　　3） PCRAM（相变存储器）

PCM（Phase Change RAM）：相变随