近日，韩国媒体ZDNet Korea于2月24日爆料，三星电子已与中国存储芯片厂商长江存储达成一项重磅协议——开发堆叠400多层NAND Flash所需的;混合键合”(Hybrid Bonding)技术专利许可协议。这意味着，从三星第10代(V10)NAND Flash产品(430层)起，将采用长江存储的该专利技术进行生产。
三星为何选择向长江存储获取;混合键合”专利授权?原因很简单，长江存储在这项技术上处于全球领先地位。而且三星经过评估发现，从下一代V10 NAND开始，已经无法绕开长江存储的专利。
那么，3D NAND为何需要;混合键合”技术呢?过去传统NAND Flash制造只用一块晶圆，NAND阵列和CMOS电路的集成方式有限。随着3D NAND技术堆叠层数增加到128层甚至更高，传统架构中外围电路占芯片面积过大，导致存储密度降低，且最多容纳300多层NAND，否则底部电路易受损。
为解决此问题，长江存储2018年推出Xtacking技术，推动高堆叠层数的3D NAND制造转向CBA(CMOS键合阵列)架构。CBA架构通过分别制造NAND阵列和外围CMOS逻辑电路的两块晶圆，再将CMOS逻辑电路堆叠在NAND阵列之上，不仅缩短生产周期、降低制造成本，还提高了存储密度、性能和可扩展性。而采用CBA架构的NAND厂商，要实现两片晶圆的完美垂直互连，就必须用到混合键合技术。
目前混合键合技术主要有晶圆到晶圆(W2W)和裸片到晶圆(D2W)两类。CBA架构的NAND基于W2W混合键合技术，省去;凸点”，形成间距更小的互连，提升传输速率、降低功耗、减少机械应力，提高产品可靠性。随着堆叠层数增加，未来NAND Flash前端集成方式转变，也带来更多;混合键合”需求。可以说，对于想发展400层以上NAND堆叠的3D NAND厂商，混合键合技术是核心。
长江存储在技术上已建立显著优势。自2018年推出自研Xtacking技术后，在CBA架构方向大量投资。2021年，还与Xperi达成相关专利组合许可。目前，Xtacking技术进展到4.x版本，成功量产160层、192层、232层产品，今年早些时候还实现2yy(预估270层)3D TLC NAND商业化。尽管头部3D NAND大厂都在推进高堆叠层数产品，但长江存储的2yy 3D NAND仍是目前已商用产品中堆叠层数和存储密度最高的。
反观三星、SK海力士等传统大厂，它们在传统单片晶圆生产上有技术和产能优势，但转向CBA架构面临诸多难题。铠侠作为较早采用CBA架构的厂商，其基于该架构的218层3D NAND到2024年下半年才量产。SK海力士和美光计划2025年量产基于CBA架构的300层以上产品，三星则预计2026年(最快2025年底)量产基于CBA架构的第10代超过400层的V - NAND。
由于大厂转向CBA架构迟缓，面对在该架构及混合键合技术上投入多年的长江存储，必然面临专利障碍。目前混合键合技术专利主要被Xperi、长江存储和台积电掌控，Xperi主要做技术许可，台积电侧重逻辑芯片制造，长江存储的相关专利让其他3D NAND制造商难以规避。
ZDNet Korea报道，多位知情人士称，三星与长江存储签署协议，是因为开发下一代NAND Flash几乎无法避开长江存储的专利。三星计划最快今年年底量产V10，所以需尽快解决专利问题。此次三星与长江存储的合作，被视为通过友好合作加速技术开发的策略，不过三星是否获得其他公司专利许可尚不清楚。
对长江存储而言，向三星这样的头部大厂提供专利许可，是中国存储产业历史首次，彰显了其在3D NAND领域的技术创新实力。后续，SK海力士等尚未量产CBA架构产品的3D NAND厂商，可能也会寻求向长江存储获取;混合键合”专利许可授权。
