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3D NAND闪存技术解析

更新时间：2026-07-15 08:46:42 大小：17K 上传用户：潇潇江南查看TA发布的资源 标签：3d nand 下载积分：2分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

一、什么是3D NAND闪存

3D NAND闪存是一种新型的非易失性半导体存储技术，通过将存储单元在垂直方向上堆叠起来，突破了传统平面NAND闪存的尺寸微缩瓶颈，大幅提升了存储密度，同时改善了存储芯片的性能与可靠性。

传统2D平面NAND闪存依靠缩小存储单元的特征尺寸来提升容量、降低单位成本，当制程工艺进入1xnm节点后，电子泄露、单元间干扰等问题愈发严重，继续微缩变得越来越困难。3D NAND通过把存储单元垂直堆叠，把原本二维平面的拓展改为三维空间的拓展，在相同的晶圆面积下获得了数倍甚至数十倍的存储容量。

二、3D NAND的技术原理与核心架构

（一）核心结构：电荷储存型存储单元

3D NAND延续了NAND闪存电荷储存的核心原理，常见的结构分为电荷俘获型（Charge Trap Flash, CTF）和浮栅型（Floating Gate, FG）两种，目前主流量产方案以电荷俘获型为主：

1. 电荷俘获型结构：利用氮化硅薄膜作为电荷俘获层，隔离性更好，相邻单元之间的干扰更小，更适合垂直堆叠的多层结构，容错能力更强，良率更高。

2. 浮栅型结构：利用多晶硅浮栅储存电荷，技术成熟度高，但相邻单元容易互相干扰，在高堆叠层数下良率控制难度更大，目前仅有少数厂商采用。

（二）堆叠架构分类

目前主流的3D NAND堆叠架构可以分为两大类：

1. 栅极阵列穿孔（Gate-All-Around, GAA）堆叠

也叫电荷陷阱围栅架构，是目前三星、美光、长江存储等主流厂商采用的主流架构。该架构先逐层沉积堆叠栅极与绝缘层，再通过刻蚀在堆叠层打出垂直通道，之后填充沟道材料与电荷陷阱层，每个栅极从四周包裹住垂直沟道，控制存储单元的导通与关断，栅极控制能力更强，单元漏电更小，可靠性更高。

2. 替代栅极（Replacement Gate, RG）工艺

这是GAA架构衍生出的主流制程工艺，在堆叠时先沉积牺牲层，完成穿孔和沟道填充后，再去除牺牲层替换成金属栅极，能够大幅降低刻蚀与填充的难度，提升栅极的均匀性，更容易实现更高的堆叠层数，当前百层以上的3D NAND基本都采用替代栅极工艺。


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