平面型NAND闪存，为了增加存储密度或者降低成本，最有效的办法就是使用更先进的制程缩小晶体管。但晶体管尺寸缩小后会带来的问题是晶体管的绝缘层尺寸也会越来越小，导致电子容易溢出，各级之间相互干扰的问题就会越发严重，从而导致闪存出错率增高以及耐久性下降的问题。
这就是3D V-NAND开发的初衷，可以从根本上解决目前平面型NAND走入的死胡同。
既然在平面上已经不好缩小，那么在垂直方向上增加层数则是另一个变通办法，这就是3D V-NAND的诉求。
三星3D V-NAND有三个颠覆性创新：包括材料、结构和连接方式。
到目前为止，投入量产的NAND闪存芯片采用的是40多年前开发的浮栅(Floating Gate)结构，其原理是将电荷储存于导体中。
三星电子通过多年研究设计出的“3D圆柱形电荷捕获型栅极存储单元结构技术(3D Charge Trap Flash) ”把存储单元像盖摩天大楼一样垂直堆叠，是三星电子在全球领先开发的2D平面电荷捕获型栅极芯片技术(2D CTF)的立体3D进化版。它的存储单元通过把电荷存储在具有高稳定性的绝缘体中，大幅减少了上下存储单元间的电子干扰现象。新产品的写入速度将提高两倍，作为存储单元寿命衡量标准的可擦写次数随产品种类不同也将提高两倍到十倍不等。
那么这些晶体管之间如何连接呢？好比在高层楼中我们要做电梯，三星开发了Channel Hole Technology，故名思议就是在一个柱面（通达）进行穿孔来连接。如2013年它的128Gb 3D V-NAND，在一个指甲盖大小的芯片面积上横纵向分别穿了50000个通孔，总共25亿个。
因此3D V-NAND通常以较低的制程起步。2013年它的第一代3D V-NAND仅使用了30nm级制程，实现了24层堆叠，但单层容量依然做到了128Gb。到了2014年第二代，三星实现了32层堆叠，同时制程升级到了20nm级的水平，平面密度增加了大约33%，不过三星还是有意缩小了平面方向的尺寸，并没有将单层容量提升至172Gb，而是砍掉一半为86Gb。
3D NAND现状
据DRAMeXchange资料,2015Q4全球 NAND 闪存的销售额为83亿美元,其中市占率三星最高，达33.6%,剩下的东芝为18.6%,新帝(SanDisk)为15.8%,美光为13.9%,skHynix为10.10%及intel为8.0%。反映在NAND闪存市场中主要竞争是三大家，三星,Toshiba/SanDisk及Micron/intel,而目前的skHynix占比不高,它的主力在DRAM。
DRAM在15nm左右时，进一步制程缩小技术的难度很大,而且存储器的工艺路线图与逻辑电路不一样。它们分别是1xnm(20-18nm),1ynm(17-16)及1znm(15-12nm)。
而在闪存方面，目前正好处于2D转3D NAND的技术节点，如果能迅速突破这一新的技术，是一个很好的弯道超车机会。三星电子是目前唯一实现量产3D NAND的制造商，己经进入48层,256Gb量产水平。而它的32层 的3D NAND花了两年半时间才能量产。现在美光等公司都要转进48层，估计到2016年底都不会有大的突破，需要在2017年才可能有机会。
观察全球半导体业除了尺寸缩小之外的各类新兴技术，包括3D存储器，TSV，异质集成3DIC，EUV等没有一项能轻易成功。目前3DNAND除了技术关之外，更关键在成本。据传闻2016年这种芯片的生产成本可能已经降到比常规2DNAND芯片更低，因此将会很快的普及。
目前全球3DNAND三星走在前列，它采用16纳米制程，在2015 Q4已经实现量产48层（MLC/TLC），是第三代3DNAND技术。预计在2016年它的3DNAND占它的NAND闪存的销售额可达40%以上。未來工艺制程可能延伸至12-10nm。
由于各家的工艺技术路线几乎相同,紧追其后的是美光/英特尔，至2016年底它的3DNAND占产出为17.6%。一个好的消息intel的大连厂经改造之后，在今年底有望量产3DNAND，但不会是它的最新技术3DXpoint。
由于技术进步带来NAND Flash产出增加，成本降低。“以64Gb NAND Flash芯片来看，一片12寸Wafer，如果采用1Xnm MLC可切割600片，采用1Ynm MLC可切割750片，1Ynm TLC 可切1000片。这意味着在原材料成本不变的情况下，即使原厂不增加新的产能，新的投片，整个市场的产出也将增加30%以上。
3DNAND的价格，随着48层的陆续投产，它的成本下降会越来越明显。消费类市场每GB NAND Flash的价格已经从2011年的1.2美金下降到2014年的0.4美金,在2015年10月时的价格己是0.14美金,在四年中每GB NAND的价格下降近10倍。
3D NAND技术被视为闪存产业柳暗花明的关键技术，它续写了摩尔定律，从2D到3D存储容量得到惊人的提升，以最早实现3D NAND Flash量产的三星为例，继24层128Gb、32层128Gb之后2015年量产48层256GB的NAND Flash，预计4-5年后的目标是达到100层以上1Tb。
DRAM exchange估计2016年底3D NAND将占全球NAND销售额的20%，约60亿美元，而去年仅占6%。
3DNAND投资掀高潮
SEMI公布2016年全球半导体投资增长三大动能是代工，3DNAND及10纳米制程。并预测2016年包括新设备、二手或专属（in-house）设备在内的前段晶圆厂设备支出预期将增加3.7%，达372亿美元，而2017年则将再成长13%，达421亿美元。另外，2015年晶圆厂设备支出为359亿美元，较前一年微幅减少0.4%
就支出成长率来看，最大成长动力来自3D NAND（包括3D XPoint）。2014年支出为18亿美元，到2015年倍增至36亿美元，成长幅度高达101%。2016年支出将再增加50%，上扬56亿美元以上。
为了更好的研发和投产3D NAND，以及不输在起跑线，各家Flash厂可谓下足了“血本”。三星在3D NAND技术上领先，并为3D NAND量产新建西安工厂，于2014年5月实施量产。2015年底月产能已升至60，000-70，000片，原计划今年应扩大至100，000片，但未最后敲定。它2016年将扩大48层3D NAND量产，并规划在今年底实现64层3D NAND的量产。
东芝的3D技术也采用的是48层，除了改建的Fab 2将在2016年投产外，还计划在2016-2018年期间投资70亿美元，在三重县四日市买地建新厂Fab 6，专门作3D NAND。
新帝（SanDisk）也开始进行 3D NAND Flash 初期小量试产，它的M14 厂第 2 阶段将从2016年下半年加入生产行列，满足 3D NAND Flash 市场需求。
美光目前已将3D NAND的样本送往客户进行测试，新建的Fab 10x工厂预计将在2016下半年开始投产新一代的3D NAND。
据报道,英特尔的大连厂会投资55亿美元,把原先的12英寸逻辑电路生产线改造后量产3D NAND,时间在2016 Q4,但是它不会量产最新研发的3D XPoint存储器。
据韩媒inews24报导，业界传出SK海力士在2015年12月初启动利川M14厂的2楼无尘室的厂房作业，施工结束后就会立刻进行设备搬迁。通常无尘室工程结束后，从设备进驻到完成量产系统建构最少需要6个月，因此推算M14厂最快在2016年第3季可正式量产3D NAND Flash。
业界人士表示，目前M14厂在一楼生产20纳米DRAM，而二楼会渐进式地开始生产36层与48层3D NAND Flash。它的第二代的36层3D NAND Flash产品已在2015年12月底完成研发，并计划在2016年初于韩国清州的M11、M12厂量产。
日经新闻报导,SK海力士于2016年2月29日周一宣布，将砸15.5兆韩元（125亿美元），再盖一座新存储器工厂。
新厂选址在南韩忠清南道省北部，与原海力士旧厂比邻。据日经新闻报导，海力士已取得25万平方公尺的土地面积，并与清州市政府签订合作备忘录（MOU），新厂预计将在2018年正式动工、2019年投产。若新厂全部投入生产NAND存储器，海力士现有NAND存储器产能将扩增超过两倍。
另有武汉“新芯“计划投资240亿美元，加入3DNAND制造，预期2018年实施量产。它的研发工作己经准备了两年，并与Spansion，中科院微电子研究所等合作，目前己完成8层NAND芯片。
由上表明全球在3DNAND的大战己不可避免，而且在2017及2018年期间当各家的3DNAND产能逐渐释放时，它的价格将迅速下降，因此谁能笑到最后值得期待。其中有一匹黑马是英特尔的3DXPoint，目前尚无法预期它对于3DNAND的冲击会有多大。据报道由于3DXPoint有独特的优势，但是英特尔尚不愿披露细节，因此尚是一个谜？。
Intel的3DXPoint的优势；
下表为全球四个大家3D NAND供应商的现状,包括NAND产能,工艺技术,3D NAND进度及它的占产出比例。毫无疑问三星走在前列。
版权说明：感谢原创作者的辛苦创作，文章 整理于网络，如转载涉及版权等问题，我们将在第一时间赔偿删除致歉，谢谢!联系邮箱：416000888@qq.com ； 同时我们也欢迎原创投稿！！
