​128层NAND Flash大战开打

2019-11-22
14:00:14
来源: 半导体行业观察


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半导体行业观察综合


,谢谢。




随着技术的进步,现在的NAND FLASH大战似乎已经推进到了128层。




上个月初,美光宣布第一批第四代3D NAND存储芯片流片已经出样,全新的第四代3D NAND基于美光的RG架构,预计2020年美光第四代3D NAND闪存将开始商用。


尽管如此,美光警告称,使用新架构的存储芯片将仅用于特定应用,因此明年其3D NAND成本削减将微乎其微。




美光第四代3D NAND使用多达128层,并在阵列设计方法上继续使用CMOS。


新型3D NAND存储器改变了用于栅替换的浮栅技术,以试图降低尺寸和成本,同时提高性能,并简化向下一代节点的过渡。


该技术完全由美光公司开发,没有英特尔任何投入,因此它很可能是针对美光公司最希望针对的应用量身定制。



美光第四代128层3D NAND成功流片表明,该公司的新设计不仅仅是一个概念。


同时,美光还没有计划将其所有产品线都转换为最初的RG工艺技术,因此公司范围内每比特成本明年不会显著下降。


尽管如此,该公司承诺在其后续RG工艺节点广泛部署之后,到2021财年将真正开始降低成本。




SK海力士亦步亦趋


作为全球第二大的NAND FLASH供应商,韩国厂商SK海力士也不让美光独美。


本周,他们宣布开始采样128层3D NAND闪存产品,该产品不久将开始出现在最终用户设备中。


一年前,他们推出了96层第5代3D NAND产品,但低价促使SK海力士削减了产量,而第4代72层3D NAND仍然是其主要闪存产品。


SK Hynix早在6月宣布其128层3D NAND产品已从开发转向批量生产,现在已被整合到SSD和UFS模块中,并已向主要客户提供样品。







据报道,96层第5代3D NAND产品代表了SK海力士一项重大技术进步,它转向了更密集的“外围cell”结构,并且每个芯片的IO速度大大提高。


外围结构的重大变化足以使SK海力士将其闪存命名为“ 4D NAND”。


短期内,SK海力士计划将新一代3D NAND引入利润率最高的细分市场,而其更成熟的72层和96层工艺将继续致力于对成本更敏感的产品。




在客户端SSD市场上,OEM厂商现在正在测试SK海力士最新一代M.2nvme固态硬盘,其容量高达2TB,功耗约3W,而使用96L TLC的上一代固态硬盘为6W。


SK Hynix预计,这些固态硬盘将在2020年上半年开始出现在笔记本电脑上。


SK海力士的NVMe SSD控制器仍在使用PCIe 3.0而不是PCIe 4.0,考虑到它们专注于主流细分市场和能效,这并不令人惊讶。




而128层3D NAND将需要更长的时间才能进入企业存储市场。


SK海力士计划以EDSFF E1.L尺寸提供高达16TB的容量,并且计划在2020年下半年大规模生产这些驱动器。


与客户端NVMe SSD一样,SK海力士仍在使用PCIe 3.0而不是PCIe 4.0,但SK海力士计划支持最新NVMe 1.4协议。


企业SSD市场是SK海力士关注的重点领域。




三星是领导者?


其实在这两个厂商之外,还有三星在前面领先。




在今年八月,三星宣布推出首个100+层且单栈(Single-stack)设计的新的V-NAND。




据三星介绍,三星电子第六代 V-NAND 拥有快速数据传输率,运用公司独特的制造优势,将 3D 存储推向新高度。




新款 V-NAND 运用三星电子有的“通道孔蚀刻”技术,向前代 9x 层单堆叠架构增加了约 40% 单元。


这是通过构建由 136 层组成的导电模具堆栈,然后垂直自上而下穿过圆柱孔,形成统一的 3D 电荷撷取闪存 (CTF) 单元实现的。




随着每个单元区的模具堆栈高度增加,NAND 闪存芯片更容易发生错误和读取延迟。


为克服这些限制,三星电子采用了速度优化的电路设计,使其可实现最快的数据传输速度,写入操作的数据传输速度低于 450 微秒(μs),读取速度低于 45μs。


与上一代产品相比,其性能提高 10% 以上,而能耗降低 15%




有了这种速度优化的设计,三星电子将只需安装三个现有堆栈,便能够提供超过 300 层的下一代 V-NAND 解决方案,而不影响芯片性能或可靠性。




此外,打造 256Gb 芯片密度所需的通道孔数量已从上一代产品的超 9.3 亿降低至 6.7 亿孔,使得芯片尺寸更小,加工工序更少。


因此,生产效率提升超 20%。




三星电子运用高速度和低功率特性,不仅计划将公司的 3D V-NAND 产品应用拓展到下一代移动设备和企业级服务器中,也计划将其拓展到汽车市场中,高可靠性对该市场尤为重要。




在今天推出 250GB SSD 后,三星电子计划于今年下半年推出 512Gb 3-bit V-NAND SSD 和 eUFS。


此外,公司预计从明年起,将在其平泽(韩国)园区扩大高速大容量第六代 V-NAND

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