3D NAND,SSD的新方向

来源:cfan

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2018-11-21
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目前平面结构的NAND闪存已接近容量极限,而升级制程耗资巨大,这给半导体存储器行业带来了严峻挑战。3D NAND就是目前解决这一问题的最佳方法之一,它由Intel和美光(Micron)合作研发,通过把内存颗粒堆叠在一起后进行封装,可以在相同制程下大大增加存储密度。这一技术相对于其他方式成本增加较少,且单位容量的能耗降低,总体性能也有一定提升。在32层堆叠的3D NAND技术下,MLC单元的容量可达到32GB,TLC单元则可达到48GB,这样SSD就能在同样的面积内提供更大的容量,2.5英寸产品的容量可以直追机械硬盘,M.2等小巧型的SSD则能获得更好的容量价格比。

其他主要的闪存大厂也推出了类似的技术,三星的V-NAND技术在32层堆叠时,每个MLC芯片容量可达最高10GB。它选择了比较简单的工艺,因此虽然容量增加不如3D NAND那么高,但量产更早,更新很快,已经被大量应用在三星的SSD产品中,三星840及之后的产品均采用了这一技术。

三星V-NAND技术生产的芯片

各大闪存厂的3D NAND技术采用了不同的工艺实现方式

此外,东芝开发的BiCS(Bit Cost Scalable)工艺与Intel/镁光的3D NAND技术比较相似,同样可以获得堆叠式闪存芯片,相关产品目前已经投入市场。而SK Hynix的类似技术虽然非常低调,但也已经发展了数代,最早被应用在面向移动市场的eMCC 5.0/5.1、UFS 2.0等产品中,第四代之后的产品才会开始用于SSD。

采用BiCS技术的闪存颗粒

由于从2D NAND转换到3D NAND的工艺变化较大,稳定量产需要一定的适应期,因此前一段时间大规模的闪存芯片转产,就造成了SSD市场的较长时间缺货与涨价。而随着各大主要闪存厂商的主要晶圆厂转产完成、新建3D NAND生产线投产,缺货状况才终于得到缓解。

3D NAND的成本大约是2D NAND的3到5倍,所以直到3D NAND堆叠达到64层以上,存储密度超过2D NAND的3倍,才会出现明显的成本优势。而从目前3D NAND闪存芯片的产量(容量)大幅增加,SSD特别是对存储密度和功耗更敏感的M.2 SSD价格明显下降的情况来看,各大闪存厂商的3D NAND技术显然已经成熟,成本优势应该已经开始体现,未来SSD的价格还有望进一步下滑。

需要注意的是,长江存储等国内的闪存生产商目前也基本掌握了3D NAND的技术,有些已经开始出货,这进一步推动了闪存和SSD价格的降低,未来我们用上全国产颗粒的SSD也是有可能的。

典型产品

1. 三星960 EVO/850 EVO

这是两款基于三星V-NAND芯片的SSD,其共同特点是在同价位产品中提供了最高等级的速度和容量,同时功耗与价格都接近主流产品,充分体现出了V-NAND闪存技术的能力。对于追求高性能的用户,这两款产品是SATA 3与M.2接口上最好的选择之一。

2. 东芝TR200系列

采用64层3D BiCS堆叠技术的东芝TR200系列SSD拥有非常高的容量价格比,550MB/s左右的读写速度更是达到了SATA接口的极限。另外从用户反馈看,其高稳定性、低发热量也广受好评,是目前非常值得推荐的SATA接口产品。

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