NAND Flash是將多個浮動閘極電晶體以NAND(反及)方式連接而成的非揮發性半導體記憶體。即使關閉電源也能保存資料,作為SSD(固態硬碟)、智慧型手機儲存、USB隨身碟及資料中心的快閃儲存,在全球被大量使用。
NAND Flash依儲存方式可分為SLC(1個單元存1位元:高速、高耐用度)、MLC(1個單元存2位元)、TLC(1個單元存3位元:目前主流)、QLC(1個單元存4位元:大容量、低價格)。每個單元的位元數越多,容量越大、成本越低,但耐用度(可抹寫次數)與速度會隨之下降。
現代的NAND Flash採用稱為3D NAND的立體結構,將記憶單元沿垂直方向堆疊,大幅提升面積效率。2015年三星(Samsung)率先開始量產,目前已實現200層以上的堆疊(主要廠商為三星、SK海力士(SK hynix)、鎧俠(Kioxia)/WD、美光(Micron)、英特爾(Intel,原Solidigm))。
3D NAND的製造包含一連串高難度製程:數十~200層以上SiO₂/SiN交替堆疊的CVD、超高深寬比(100:1以上)的溝槽蝕刻(形成通道孔與狹縫)、High-k材料(Al₂O₃、HfO₂)的ALD成膜,以及多重金屬填充等。隨著層數增加,蝕刻均勻性的控制成為最大的技術課題。
NAND Flash市場以資料中心的AI與雲端儲存需求為主要驅動力,朝QLC大容量SSD的轉移與3D NAND堆疊層數競爭仍持續進行。AI伺服器普及帶動資料量爆炸性成長,從長期支撐NAND Flash的需求。