《电子技术应用》

96层3D NAND闪存争斗加剧

作者:王伟
2018/9/20 16:41:00

  就在今天,东芝内存与西部数据一起为日本三重县四日市的一座Fab 6半导体工厂与内存研发中心举行了庆祝仪式。该工厂是一座Fab 6工厂,专门用来制造3D闪存,由东芝与西部数据合作打造,该工厂投产意味着东芝/西数的3D闪存产能进一步提速。

  不止东芝和西部数据,几大主要的Flash原厂近来在3D NAND领域都摩拳擦掌,意图抢占先机。去年,三星、东芝/西部数据、美光、SK海力士等3D NAND技术主要是提升到64层/72层3D NAND量产,并逐步提高3D NAND生产比重,加速2D NAND向3D NAND过渡,今年几大Flash原厂主要完成向96层QLC技术的升级,NAND Flash成本下滑,产量增加。

  东芝/西部数据

  东芝西数在全球NAND市场上的份额合计超过40%,而主要生产基地就在日本。双方都十分看好3D闪存市场的发展,认为未来几年需求将持续增长,因此东芝于去年2月份开始建造Fab 6工厂,总投资5000亿日元,折合约45亿美元,在这起投资中,收购了闪迪公司的西数公司尽管与东芝公司因为NAND业务出售一事闹的不开心,但双方在晶圆厂投资上并没有撕破脸,而这次新工厂落成也意味着两家公司早就相逢一笑泯恩仇了。另外,除了Fab 6晶圆厂之外,东芝、西数还在工厂附近建设了新的NAND闪存研发中心,今年3月份已经投入运营。

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  东芝、西数的Fab 6工厂本月初就已经开始生产3D NAND闪存了,重点就是新一代的BiCS 4技术96层堆栈3D闪存,其中有TLC类型的闪存,但新一代的QLC闪存无疑也是Fab 6工厂的重点,在这方面,东芝/西数选择的BiCS技术路线跟其他家的NAND闪存都不同,一直以来容量密度都是业界最好水平之一,这次的QLC闪存核心容量是1.33Tb,比之前美光、英特尔公布的1Tb核心大了33%。

  基于1.33Tb核心的QLC闪存,东芝已经开发出了16核心的单芯片闪存,一颗闪存的容量就有2.66TB,大家还记得东芝之前发布的RC100系列硬盘吗,它使用的就是单芯片封装,一颗闪存最大容量才480GB,现在QLC闪存的帮助下单芯片封装实现了2.66TB的容量,是之前的5倍多。

  东芝、西数的QLC闪存今年下半年已经陆续出样,年底可能会有QLC硬盘商业化,不过大规模量产及上市还要等到2019年。

  东芝内存CEO毛康雄(Yasuo Naruke)在东芝内存及其合资伙伴西部数据举办的新闻发布会上表示:“短期内的价格波动是供需平衡的体现,但我们正在解决长期需求问题,这些需求受到强大的智能手机和数据中心所带来的数据存储量增长的推动。”

  三星

  2018年7月份,三星电子宣布开始批量生产第五代V-NAND 3D堆叠闪存,内部集成了超过850亿个3D TLC CTF闪存存储单元,每单元可保存3比特数据,单Die容量达56Gb(32GB)。它还业内首次使用了Toggle DDR 4.0接口界面,在存储与内存之间的数据传输率高达1.4Gbps,比上代64层堆叠提升了40%,同时电压从1.8V降至1.2V,能效大大提高。

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  三星的第五代V-NAND技术在性能方面其实也有不小的改进,它采用的Toggle DDR 4.0接口运行速率已经从上一代3D NAND的800Mbps提升到了1.4Gbps,同时工作电压也从1.8V降低至1.2V,可以抵消掉接口提速带来的能耗上升。此外读写延迟也有所下降,其读取延迟已压缩到50微秒,写入延迟降低30%达到500微秒。

  关于这一代3D NAND的制程技术改进细节三星并没有透露多少,目前可知的是每个存储层的厚度已经削薄了20%,以及文首处提及的30%产能提升。三星首批第五代3D NAND颗粒为256Gb TLC,是消费市场和手机存储里常见的规格,对它来说优先考虑需求量大的市场是必然的选择,至于供应服务器和数据中心SSD的1Tb QLC NAND之后再说。

  美光

  美光曾在2018年第三季度的财报中明确表示,确定在2018下半年96层堆叠的3D NAND将批量出货。全新的96层3D NAND技术已经是第三代技术,而且美光也明确表示,将开发超过120层的第四代3D NAND。而且全新的采用96层 3D NAND的固态硬盘成本也会进一步下降。

  可是至今美光都未正式发布第三代96层堆叠3D TLC NAND闪存颗粒,不过在今年6月份的台北电脑展上,联芸和慧荣两家主控厂商按耐不住,展示了搭配美光闪存颗粒的SSD原型。

  SK海力士

  2017年底,SK海力士开始正式研发96层堆叠的3D NAND。SK海力士曾投资15万亿韩元(约135亿美元)在清州建设M15工厂,主要生产72层和96层3D NAND闪存。本月早些时候,外媒报道,M15工厂的建成仪式将于9月17日在清州举行。据悉,这一完工日期比原计划提前了近6个月。但疑似受到最近韩国政经情势影响,SK海力士决定将落成典礼延至10月初举行。M15工厂建成后,SK海力士计划从明年初开始增产96层3D NAND闪存。

  从目前来看,韩国、日本和美国的半导体存储器公司在96层3D NAND闪存的竞争将进一步加剧。而在国内,中国的长江存储在3D NAND闪存方面也已经取得了重要突破。紫光集团联席总裁刁石京曾透露,中国首批拥有自主知识产权的32层3D NAND闪存芯片将于今年第四季度实现量产。此外,64层3D NAND闪存芯片研发也在紧锣密鼓地进行,计划2019年实现量产。


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