影响IT发展的三种3D工艺，3D闪存正在崛起

　　当平面走向极致，适应未来的就是3D立体结构。到目前为止半导体行业已经应用了三种不同的3D立体结构，包括3D晶体管FinFET、3D晶圆级封装TSV以及3D闪存BiCS结构。

　　3D晶体管：

　　随着英特尔22nm处理器的推出，FinFET 3D晶体管进入大众视线。FinFET是Fin Field-Effect Transistor鳍式场效应晶体管的简称。3D晶体管能够改善电路控制并减少漏电流，从而让芯片能够在更低电压下高效工作。

　　3D闪存：

　　3D闪存则是将NAND结构立体化，很多浅显的介绍中将闪存从2D到3D的转变形容为平房变高楼。

　　可以简单的理解为3D闪存是将同个字线上的一串存储单元先折叠再竖起的过程。

　　不过实际上3D闪存要比这更复杂。东芝在1987年发明闪存并于1991年将其量产，而直到2007年东芝宣布新的工艺技术——BiCS Flash，闪存这才进入到3D时代。

　　在平面2D时代，通过位线与字线就能确定要操作的闪存存储单元。

　　进入3D时代之后，情况变得有所不同。除了原有的位线与字线之外，还增加了新的选择门电路。

　　位线、字线、选择门电路、存储孔洞四者结合，最终才能选出一个特定的存储单元。

　　在写入过程中，通过施加不同的电压，存储在闪存当中的数据得以改变。数据写入过程中通过切换字线来实现对不同位置的Page编程。

　　通过切换选择门电路，则可以在不同闪存阵列中转换读写目标。

　　为了适应3D立体化，BiCS闪存存储单元的结构也发生了革命性的改进。

　　应用3D立体结构缩小了芯片尺寸，使得存储密度得到大幅增加。同时，东芝BiCS 3D闪存中存储器单元间隔相比2D NAND闪存更大，闪存写入速度也获得了极大提升。

　　3D晶圆封装：

　　为了进一步提升存储密度，在更小的空间内容纳更大的存储容量，东芝还应用了先进的TSV工艺晶圆级封装技术。

　　TSV是Through Silicon Vias硅通孔的缩写，它是一项在多个晶圆间进行堆叠与连接的技术。利用短的垂直电连接或通过硅晶片的“通孔”，以建立从芯片的有效侧到背面的电连接。TSV提供最短的互连路径，为最终的3D集成创造了一条途径。

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　　将多个闪存芯片通过TSV硅通孔技术连接，封装在同一个闪存颗粒当中，单个闪存颗粒容量最高可达到1TB。

　　在三种3D工艺当中，以东芝BiCS为代表的3D存储技术出现最晚，同时也拥有最强的发展潜力。东芝已计划在今年推出96层堆叠的第四代BiCS技术，辅以全新QLC闪存架构，单颗闪存颗粒容量将突破1.5TB，推动手机UFS闪存、电脑固态硬盘存储容量的翻倍增长。