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行业动态

已是大势所趋 四大NAND豪门的3D NAND大揭秘

       自三星成功推出已3D V-NAND技术为应用的固态硬盘后,超过500M/s的读写速度、全新的3D V-NAND技术,成为吸引众多消费者的亮点。并且继三星后,SK Hynix、东芝/闪迪、Intel/美光这四大NAND豪门都已经涉足3D NAND闪存了,而且可以预见这种趋势还会继续下去,越来越多的闪存及SSD硬盘都会转向3D NAND技术。那么3D NAND闪存市场现在到底是个什么样呢?下面我们就来简单说下3D NAND闪存。

  

  什么是3D NAND闪存:

  3D闪存,顾名思义,就是它是立体堆叠的,普通NAND是平房,那么3D NAND就是高楼大厦,建筑面积一下子就多起来了,理论上可以无线堆叠。使得3D NAND闪存的容量、性能、可靠性都有了保证了。

  四大NAND豪门的3D NAND闪存的规格及特色:

  在主要的NAND厂商中,除了三星已量产3D V-NAND外,2015年初东芝/SanDisk、美光、SK海力士陆续公布其3D NAND量产进程,均计划在2015下半年开始量产,那么目前四大NAND豪门的3D NAND闪存的规格及特色是什么?我们就来详细了解下。

  三星:3D V-NAND技术

  三星SSD全新3D V-NAND到底是什么意思呢?3D是指立体存储,V指的是垂直存储,说起来就是不再追求缩小cell单元,而是通过3D堆叠技术封装更多cell单元,这样也可以达到容量增多的目的。

  

    三星3D V-NAND技术分为两部分,3D(立体)化和V(垂直)堆叠化首先来看看3D化的含义:NAND使用的是浮栅极MOSFET,电子储存在栅极中,每次写入都会消耗栅极中的电子,一旦电子用光那就寿终正寝了三星放弃了传统的浮栅极结构,而是选择了用控制栅极和绝缘层将MOSFET环形包裹起来。这种3D环形结构设计提升了储存电荷的的物理区域,从而提高性能和可靠性。

  

  可靠性和性能提升是V-NAND闪存的一个方面,还有就是3D堆叠。由于三星已经可以垂直方向扩展NAND密度,那就没有继续缩小晶体管的压力了,所以三星可以使用相对更旧的工艺来生产V-NAND闪存,现在使用的是30nm级别的,介于30-39nm之间。

  使用旧工艺的好处就是P/E擦写次数大幅提升,目前的19/20nm工艺MLC闪存的擦写次数普遍是3000次,三星的V-NAND闪存可达35000次,这也是三星说可靠性提升2-10倍的由来。

  传统的SSD产品多数采用的是2D平面型设计的CELL(存储单元)技术,该技术最大的瓶颈就在于,临近存储单元的堆放密度极限,如何在同等面积下容纳更多的存储单元成为了SSD升级面临的最大问题。

  

   三星3D V-NAND技术采用不同于传统NAND闪存的排列方式,通过改进型的Charge Trap Flash 技术,在一个3D的空间内垂直互连各个层面的存储单元,使得在同样的平面内获得更多的存储空间。

  目前已经发展了三代V-NAND技术,堆栈层数从之前的24层提高到了48层,TLC类型的3D NAND核心容量可达到256Gb容量,在自家的840、850及950系列SSD上都有使用。

  SK Hynix:3D NAND

  SK Hynix的3D NAND闪存已经发展了3代了,2014年Q4推出的第一代,2015年Q3季度推出的第二代,去年Q4推出的则是第三代3D NAND闪存,只不过前面三代产品主要面向eMCC 5.0/5.1、UFS 2.0等移动市场,今年推出的第四代3D NAND闪存则会针对UFS 2.1、SATA及PCI-E产品市场。

  

  SK Hynix的3D NAND闪存堆栈层数从36层起步,不过真正量产的是48层堆栈的3D NAND闪存,MLC类型的容量128Gb,TLC类型的也可以做到256Gb容量。

  美光:FG浮栅极技术

  

  他们的3D NAND第一款采用FG浮栅极技术量产的,所以在成本及容量上更有优势,其MLC类型闪存核心容量就有256Gb,而TLC闪存则可以做到384Gb,是目前TLC类型3D NAND闪存中容量最大的。

  Intel:3D XPoint闪存

  3D Xpoint采用全新的交叉点阵结构,能够支持对单个存储单元的独立访问。每个垂直导线呈现更有效率的密集排列,1280亿个内存储存单元相互连接。另外,这些存储单元还能够立体堆栈。目前的规划是使用20nm制程制造,双层堆栈、能够存储128Gb的闪存。未来通过制程缩微以及堆叠更多层存储单元可以达到更高的存储容量。

  

    3D XPoint闪存各方面都超越了目前的内存及闪存,性能是普通显存的1000倍,可靠性也是普通闪存的1000倍,容量密度是内存的10倍,而且是非易失性的,断电也不会损失数据。由于还没有上市,而且Intel对3D XPoint闪存口风很严,所以我们无法确定3D XPpoint闪存背后到底是什么。

  东芝/闪迪:BiCS技术

  由于2D NAND闪存简单堆栈是可以作出3D NAND闪存的,但制造工艺复杂,要求很高,而东芝的BiCS闪存是Bit Cost Scaling,强调的就是随NAND规模而降低成本,号称在所有3D NAND闪存中BiCS技术的闪存核心面积最低,也意味着成本更低。

  

  东芝和闪迪是战略合作伙伴,双方在NAND领域是共享技术的,他们的BiCS闪存去年开始量产,目前的堆栈层数是48层,MLC类型的核心容量128Gb,TLC类型的容量可达256Gb,预计会在日本四日市的Fab 2工厂规模量产,2016年可以大量出货了。

  总之,3D NAND技术已成未来发展的大趋势,预计2016年3D NAND将展开大战,市场规模将迅速扩大。另一方面,随着人们对存储要求不断提升,以及价格不断下滑,固态硬盘市场也正在逐渐取代传统的机械硬盘。3D NAND优势就是存储容量大,性能优异,随着四大豪门3D NAND的量产,SSD采用3D NAND是必然发展。

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