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2018闪存峰会:NAND制造商加快发展步伐

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在今年的Flash Memory Summit闪存存储峰会上,有四家成熟的3D NAND闪存制造商在他们的主题演讲中展示了路线图的一小部分。他们最新的竞争对手长江存储科技有限责任公司(YMTC)在与媒体的会面中,深入探讨了技术和业务前景。

来源:EETimes2018-08-14 10:54:48

关键字: 大数据 闪存存储峰会 3D NAND YMTC 长江存储

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在今年的Flash Memory Summit闪存存储峰会上,有四家成熟的3D NAND闪存制造商在他们的主题演讲中展示了路线图的一小部分。他们最新的竞争对手长江存储科技有限责任公司(YMTC)在与媒体的会面中,深入探讨了技术和业务前景。

在这些成熟厂商中SK Hynix是最直接的,透露了关于96层设备的详细信息。东芝则宣布推出了一款低延迟芯片,旨在与三星Z-NAND和英特尔Optane相竞争。美光仅对其下一代计划进行了简要介绍,西部数据发布了一款新的软件,作为其数据中心战略的一个组成部分。

眼下,硬盘驱动器仍然主导着计算机存储,然而根据一些市场预测显示,到目前为止,NAND闪存正在迅速崛起,预计2025年NAND闪存将占到市场的一半。

SK Hynix宣布将在今年年底之前对用于11.3 x 13 mm2移动系统封装的512-Gbit 96层芯片进行采样。在6月之前,SK Hynix将对用于16 x 20 mm2封装的所谓Tbits版本V5系列进行采样。两款芯片均采用电荷陷阱架构,支持高达1.2 Gbits / s / pin的数据速率。

V5系列芯片比目前的72层NAND芯片小30%,读取速度提高了25%,写入性能提高了30%。与现有产品相比,整体电源效率提高了150%。

SK Hynix已经开始研究128层的下一代产品。SK Hynix NAND开发和业务战略高级副总裁Hyun Ahn表示,预计最终将提供有500多层、将8Tbits纳入一个封装的芯片。

进行重组之后的东芝内存公司(Toshiba Memory)表示,将在明年初开始生产1.33 Tbit芯片,这是使用96层和4位/单元的GenCS架构的Gen 4版本。

此外,东芝还宣布推出了XL-Flash芯片,该芯片的随机读取延迟是现有3位/单元芯片的1/10,并且字线更短平面更多,但采用了现有的BiCS制程和接口。

宣称在SATA驱动器市场占有领先份额的东芝表示,该接口将在大约两年内消亡,取而代之的是SAS和NVMe驱动器。今年的闪存峰会展示了多款使用PCI Express Gen 4的NVMe驱动器。

2018闪存峰会:NAND制造商加快发展步伐

XL-Flash的竞争对手包括三星Z-NAND和英特尔Optane。(图片来源:东芝)

美光表示看好NAND的增长,但对其路线图几乎没有提及。美光公司最近切断了与英特尔在3D XPoint内存方面的合作。

美光下一代NAND的写入带宽与与目前的96层版本相比增加30%,每比特成本将下降40%,美光称这部分要归功于专有的替代栅极和低电阻金属。

此前美光表示,将把4位/单元技术应用于现有的3D NAND设备以提供一款Tbit芯片。美光非易失性内存集成副总裁Russ Meyer表示,美光预计将把这些设计扩展到200层以上,有可能在下个十年实现。

西部数据则推出了新的硬盘和固态盘阵列以及管理软件,希望在蓬勃发展的数据中心存储市场抢占更大的份额。西部数据数据中心集团总经理Phil Bullinger表示,这些系统的机械设计和新的虚拟化API都将是开放的。

西部数据的OpenFlex E3000将在一个使用NVMe在3U系统中封装多达610 TB的NAND存储空间。D3000将在搭载25Gb以太网的1U系统中封装最多168 TB的硬盘存储容量。

西部数据预计一些大型数据中心将设计不同的硬件版本,以满足他们的需求,此外第三方会在西部数据新的虚拟化API之上编写自己的管理软件。

“存储正在变得越来越复杂,因此驱动器厂商不能再只提供简单的存储设备,而把其他的系统设计留给OEM,”Objective Analysis资深存储分析师Jim Handy说。

东芝和其他几家公司也推出了软件来通过以太网和其他框架(通常使用NVMe协议)管理存储网络。

初创公司长江存储希望从7月开始生产256Gb NAND,采用64层和晶圆键合外围I/O电路。如果一切顺利,一年之后在中国武汉总部的新晶圆工厂一期, 长江存储将以每月10万片的速度生产大约100-mm2的芯片。

根据64层设计,工厂二期将把总产量提高到每月30万片。然而,4位/单元的下一代128层设计已经在研发中,将会使模片尺寸更小。

128层芯片可能会在不到18个月的时间内准备就绪,提供512Gb甚至是Tbit芯片,具体要取决于YMTC使用的芯片尺寸。如果成功的话,这种设计可以推动YMTC在全球范围内占据10%到20%的市场份额,足以在市场的风风雨雨中生存下来,内存资深人士、长江存储中国领投方清华紫光的代表Charles Kau这样表示。

“我们以亏损为代价而追求规模,”YMTC首席执行官(杨士宁)Simon Yang这样表示,并指出YMTC选择不出货第一代64Gb设备。

他说,虽然产量和可靠性是可以接受的,“但从成本的角度来看,它没有竞争力”,他补充说,64层设计应该是三星最新部件比特密度的10%到20%,并给YMTC提供10%到20%的毛利率。

长江存储的Xstacking技术是基于晶圆键合技术的,已经被武汉XMC的CMOS成像器采用了5年时间。YMTC进一步推进到100纳米,用于3D NAND。

为了与NAND和I/O晶圆保持一致(最棘手的部分),晶圆厂使用晶圆上方和下方的摄像头以及诊断工具。等离子体激活芯片的表面,这些表面被压在一起并在低温下退火。然后,对I/O晶片的背面进行加工,以在模片背面上形成压焊点。

Yang说,预计这种方法不会限制产量,特别是64层芯片的产量已经开始增加。可靠性方面的数据“看起来不错”,内存单元尺寸和耐用性与竞争对手也差不多。

尽管如此,“走上这条道路需要一些勇气,因为要让这项技术发挥作用并不容易......Charles和我反复多次对这一决定进行了考量”。

2018闪存峰会:NAND制造商加快发展步伐

Xstacking 3D NAND芯片的模片快照(图片来源:YMTC)

他表示有信心长江存储可以获得目前受出口管制的所需设备和材料,同时这是从美国购买的最大部分。然而他指出,由于目前美国与中国关税摩擦的升级,美国白宫决策的不可预测性,这其中也是存在政治风险的。

长江存储拥有1500多名工程师和500项中国和国际专利,自主开发了Xstacking技术,此外还获得了ARM、IBM、Spansion和多家研究机构的许可技术。

Yang在主题演讲中向数百名参会的工程师介绍自己是“这个领域的新手,一个好手,我们正在努力工作,希望为行业做出自己的贡献......欢迎你们进入我们这个新家庭”。

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