140層 3D NAND層數(shù)何時能實現(xiàn)？

 

目前，各大廠商都在加大力度研發(fā)3D NAND，想辦法盡可能地提升自己閃存的存儲密度。

 

東芝及西數(shù)已計劃在今年量產(chǎn)新的96層BiCS4 儲存芯片，三星也在發(fā)展QLC NAND 芯片，將會在第五代NAND技術(shù)實現(xiàn)96層這一目標。

 

3D NAND技術(shù)在現(xiàn)在已經(jīng)廣泛被使用，其設(shè)計與2D NAND 相反，儲存器單元不是在一個平面內(nèi)，而是一個堆疊在另一層之上，這種方式可以讓每顆芯片的儲存容量明顯增加，并且不用增加芯片面積或者縮小單元，使用3D NAND可以實現(xiàn)更大的結(jié)構(gòu)和單元間隙，這可以增加產(chǎn)品的耐用性。

 

 

但是，3D NAND技術(shù)也表明，增加存儲空間就需要不斷的增加堆疊層數(shù)。而層數(shù)的增加也意味著對工藝、材料的要求會提高，要想達到140層堆疊就必須使用新的基礎(chǔ)材料。而且在堆疊層數(shù)增加的同時，存儲堆棧的高度也在增大，然而每層的厚度卻在縮小，以前的32/36層3D NAND的堆棧厚度為2.5μm，層厚度大約70nm，48層的閃存堆棧厚度為3.5μm，層厚度減少到62nm，現(xiàn)在的64/72層閃存堆棧厚度大約4.5μm，每層厚度減少到60nm，而到了140+層，堆疊厚度將增至大約8微米，每對堆疊層則必須壓縮到45-50nm，每升級一次堆棧厚度都會變成原來的1.8倍，而層厚度會變成原來的0.86倍。

 

隨著3D NAND層數(shù)不斷提高，其工藝難度可想而知。事實上，降低單位容量生產(chǎn)成本的方式，還包括改善數(shù)據(jù)儲存單元結(jié)構(gòu)及控制器技術(shù)。目前，存儲單元的結(jié)構(gòu)類型分為以下幾種：SLC、MLC 、TLC 、QLC。

 

SLC單比特單元（每個Cell單元只儲存1個數(shù)據(jù)），因為穩(wěn)定，所以性能最好，壽命也最長（理論可擦寫10W次），成本也最高，是最早的頂級顆粒。

 

MLC雙比特單元（每個Cell單元儲存2個數(shù)據(jù)），壽命（理論可擦寫1W次）、成本在幾種顆粒中算是均衡的。

 

TLC三比特單元（每個Cell單元儲存3個數(shù)據(jù)），成本低，容量大，但壽命越來越短（理論可擦寫1500次），是目前閃存顆粒中的最主流產(chǎn)品。

 

QLC四比特單元（每個Cell單元儲存4個數(shù)據(jù)），成本更低，容量更大，但壽命更短（理論可擦寫150次），想成為接替TLC的產(chǎn)品還急需解決很多問題。

 

不過，最近美光與英特爾已經(jīng)率先采用QLC技術(shù)，生產(chǎn)容量高達1Tb、堆疊數(shù)為64層的3D NAND，目前該產(chǎn)品已用于SSD出貨，美光與英特爾強調(diào)，此為業(yè)界首款高密度QLC NAND Flash。

 

而盡管三星已完成QLC技術(shù)研發(fā)，但三星可能基于戰(zhàn)略考量，若是太快將其商用化，當前產(chǎn)品價格恐將往下調(diào)降，加上三星為NAND Flash與SSD市場領(lǐng)先者，并沒有急于將QLC商用化的理由。至于東芝則表示，計劃在96層3D NAND產(chǎn)品采用QLC技術(shù)。

 

未來NAND Flash產(chǎn)品若采用可儲存4四比特單元的QLC技術(shù)，可望較TLC技術(shù)多儲存約33%的數(shù)據(jù)量，不過，隨著每一儲存單元的儲存數(shù)據(jù)量增加，壽命亦將跟著降低，為改善這方面的缺點，內(nèi)存廠商還需要克服很多難題。

本文關(guān)鍵詞：存儲芯片

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