232 层 3D 闪存芯片来了:单片容量 2TB,传输速度提高 50%

零下一度2022-09-24  12

232 层 3D 闪存芯片来了:单片容量 2TB,传输速度提高 50%

232层3D闪存芯片到货,数据传输速率提升50%,容量可达2TB。

继上次首次推出176层3D NAND之后,广美最近又率先推出了全球首款232层NAND。

图元微米科技

说起来,并不是美光一家在做这个和NAND层竞争的事情。

比如美光的老对手三星,相关研究中心也是把重点放在层数上:此前,三星在业内率先公布了第八代V-NAND的细节,堆叠超过200层。

那么,这种“高栈”能给芯片的性能带来多大的提升呢?

堆叠层就像盖大楼一样。

层数越高,NAND闪存的容量越大。

你可以打这样一个简单的比喻:

在一个过度拥挤的城市,这里的房地产很贵,向外扩张的成本很高。唯一的办法就是增加楼层来支撑不断增长的人口,这里的楼层相当于NAND楼层。

同样,停车场和一些基础设施主要位于建筑物下面,以提高空的效率,相当于底层CMOS层。

在更多层中堆叠NAND位单元阵列可以在每平方毫米的硅晶片上提供更多的存储位,从而实现更高的密度和更低的成本。

3D NAND将解决思路从单纯改进制造工艺转变为堆叠多层,成功解决了平面NAND在容量提升的同时性能下降的问题,实现了容量、速度、能效、可靠性的全方位提升。

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与三星等其他竞争芯片相比,美光的新技术将单位面积的位密度提高了一倍,每平方毫米封装14.6Gb。

它的1TB芯片被捆绑在2TB的包装中,每个包装的边长不超过1厘米,可以存储大约两周的4K视频。

此外,Micron还改进了芯片的底层。底层CMOS层由逻辑等电路组成,负责控制读写操作,尽可能快速有效地获取芯片内外的数据。

美光优化了其数据传输路径,降低了芯片的输入输出电容,数据传输速率提高了50%,达到2.4 GB/s。

层的竞赛

NAND闪存进入3D时代以来,堆栈层数像摩天大楼一样越来越高,从最初的24/32层到现在的176层甚至232层。

楼层数是整个行业的竞争。三星、美光、SK海力士等企业都致力于楼层数的突破。

三星是NAND闪存的龙头企业,3D NAND源于三星。

2013年,三星设计了垂直堆叠单元的方法,将单元集中在一层(类似于高层公寓)。这也是全球首个3D单元结构“V-NAND”,当年可以实现24层堆叠。

此后,三星不断更新技术,拓展产业线,10年推出7代产品,维持在NAND闪存市场的地位。

2020年,三星推出了176层的第七代“V-NAND”。它采用了“双栈”技术。它不是一次蚀刻所有层,而是将它们分成两部分,一层一层堆叠起来。

因此,与100层的第六代V-NAND相比,第七代V-NAND的单位体积减少了35%。它可以在不增加高度的情况下将层数增加到176层,同时可以降低功耗,提高效率16%。

不过,虽然三星先公布了第八代V-NAND的细节,称其堆栈层数将超过200层,但美光这次率先量产了200+层的闪存。

值得一提的是,美光此次发布的232层3D闪存芯片中,NAND的堆栈技术并不是首创,而是像三星第七代一样采用了“双堆栈”技术。

即232层分为两部分,每部分116层。这些层的堆叠从又深又窄的孔开始,并由导体和绝缘体的交替层蚀刻。

然后用材料填充该孔,并对其进行处理以形成器件的位存储部分。并且蚀刻和填充穿过所有这些层的孔的能力是该技术的关键限制。

图注:图元微米科技

目前国内芯片公司长江存储的第三代QLC 3D NAND闪存已经实现了128层堆栈。

对于层层较量,网友们也持非常乐观的态度:

增加层数几乎不会带来新的问题。

参考链接:

[1]https://spectrum . IEEE . org/micron-is-first-to-deliver-3d-flash-chips-than-200-layers

[2]https://news.ycombinator.com/item? id = 32243862

[3]https://ee . ofweek . com/2021-12/ART-8320315-8110-30538953 . html

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