东芝存储器变身Kioxia，推出5 Bit PLC技术

市场竞争和技术的成熟，让过去一段时间内闪存价格走低，但市场已经开始从谷底爬坡，预计明年将恢复正常。对于东芝存储器来说，市场复苏的这段时间对他们还有着另一层的意义。

2018年，东芝存储器被贝恩资本收购，成为独立运作公司。2019年7月，东芝存储器宣布改名为Kioxia，这个名字结合了日语中“kioku”，意思是“内存”，以及希腊语中“axia”，意思是“价值”。

这是否意味着独立后，“去东芝品牌化”的第一步？在日前举办的中国闪存市场峰会（CFMS2019）上，东芝存储器株式会社SSD事业部总技师长 柳 茂知（Shigenori Yanagi）在接受《电子工程专辑》采访时表示，“虽然已经改名，但因为需要一段时间从东芝电子中分立出来，所以从今年10月1日后，东芝存储器所有的产品线才会切换为Kioxia品牌。”

东芝存储器株式会社SSD事业部总技师长 柳 茂知（Shigenori Yanagi），负责所有SSD产品线的技术研发支持

特别是在中国市场，东芝电子已经进入中国20多年，在北京、上海、深圳、杭州等多个城市都有分布，人数约500人左右，这一部分原先是东芝电子和存储器业务共有的，需要一些时间完成切割。

比TLC还快的SLC

在会上，Shigenori Yanagi发表了主题为《迅速迭代的闪存技术，满足应用的不断创新》。他认为，现今的存储系统将无法支持5G带来的数据爆发式增长，无论从存储容量、密度还是带宽上都需要创新，“未来存储设备需要比目前提升100X的速度，最高传输速度将达到10Gbit/s。”

在这样的应用需求背景下，东芝先是与Marvell联合推出了一款能上网的SSD，解决了传统局域网络数据传输的时延问题，还降低了成本和能耗。（参考阅读）

此外在2018年，东芝业界首家推出96层3D NAND Flash存储器芯片及SSD产品，如今他们在第四代96层BiCS Flash堆叠技术基础上，对SLC技术进行升级，提升闪存密度、带宽的同时保留低延时的特性。

这就是全新的XL-Flash，它在DRAM内存和当前3D TLC之间寻找新的技术层。XL-FLASH比普通闪存快，在具备较低读写延迟的同时，还具备DRAM所没有的断电数据保持能力，就像DRAM与NAND的结合体。业内人士分析，XL-Flash是对标三星低延迟的Z-NAND和英特尔Optane存储的方案，由于Optane存储太贵，而三星Z-NAND仅用于自家产品，这是摆在东芝面前的机会。

XL-FLASH与普通3D NAND有什么不同? Shigenori Yanagi介绍道，首先是采用4KB作为Page大小。SSD会针对4KB读写进行优化，但实际上3D TLC的一个Page页有16KB容量。对于采用16KB Page的BiCS闪存，主机每读取4KB数据，实际通过闪存接口传输到主控的是16KB，增加了读取延迟。同样的，当主机请求写入4KB数据时，主控可能需要在SRAM缓冲区内等待凑齐16KB内容再行写入，同样影响效率。

其次是128Gb单die容量，相比当代主流3D TLC只降低1/2左右，但是性能和耐久度表现会有质的提升。最后是16-Plane架构，与当前3D TLC普遍采用2-Plane结构相比，东芝在XL-FLASH中将这一数值大幅提升至16-Plane，瞄准DRAM内存级带宽，提升了每个闪存die之内的并发性能。

XL-Flash目前已有的客户

5 Bit的PLC NAND

Shigenori Yanagi还提到了未来的BiCS闪存，以及PLC的NAND开发。

东芝计划在其第五代到第七代BiCS闪存的研发中，每一代新产品都将与新一代的PCIe标准相一致，BiCS 5将很快与PCIe 4.0同步上市，但还没有提供具体的时间表。BiCS5将具有更高的带宽1200 MT/s，而BiCS6将达到1600 MT/s， BiCS7将达到2000 MT/s。

“此外我们还在研究5bit PLC的NAND闪存，新的闪存提供了更高的密度，每个单元可以存储5位，而目前的QLC只能存储4位。”Shigenori Yanagi表示，“不过要做到这点，每个单元需要存储32个不同的电压级别，而且固态硬盘主控需要能够准确读取他们。如此多的电压水平和纳米规模，令这项新技术非常具有挑战性。”

QLC本身的运行速度已经较慢，且耐用性低，而PLC则更甚。不过新的NVMe协议功能（如《电子工程专辑》此前报道的ZNS分区存储技术）能缓解某些问题。 ZNS本身旨在减少写入放大，减少对存储媒介过度配置和内部控制器DRAM使用的需求，还可以提高吞吐量和降低延迟。

实力强悍，无惧竞争

会后，东芝存储器株式会社SSD事业部总技师长 柳 茂知Shigenori Yanagi与东芝存储器株式会社SSD事业部统括部长 高桥 俊和（Toshikazu Takahashi）接受了《电子工程专辑》的采访。

Shigenori Yanagi（右）与Toshikazu Takahashi

Toshikazu Takahashi负责东芝存储器在全球SSD产品市场策略规划，在SSD对HDD的替换趋势上，他认为，由于闪存价格的持续走低，基于性价比的考量，当前60-70%的PC新品已经完成从HDD到SSD的切换。而在企业级PC市场，这一进度更快，因为对于大企业对于存储设备采购的考虑，用途和性能的考虑很多时候优先于价格。

“从地区上来看，美国市场已经是一个较为成熟的市场，SSD的年增长率在20% YoY左右，与此相比中国市场则更具潜力，增速也更快。” Toshikazu Takahashi说到。

不过目前中国市场上，很多OEM选择SSD的第一标准还是价格，东芝日前收购了光宝科技，让人不禁联想到，未来是否会借光宝品牌推出平价SSD？对此Toshikazu Takahashi表示，收购对于东芝SSD业务有很大帮助，不过“Kioxia品牌目前暂未考虑进入中低端市场，但会积极与合作伙伴的品牌策略配合，做好NAND Flash的供应。而针对不同地区，东芝其实有分不同策略在做，比如美国地区的OCC品牌，中国地区的东芝品牌。”

近些年来，中国本土厂商在存储器自研上发力，目前已经量产64层3D NAND，并称明年要直接做出128层产品。东芝作为闪存技术的发明者，会有压力吗？

Shigenori Yanagi表示：“我们在存储器领域有着30多年的技术积累，无论厂房规模、设备数量以及客户资源上都有着显著优势。虽然中国厂商进步很快，但NAND层数或者单品价格不能代表一切的竞争力，客户还会综合考虑生产周期、产品的良率、性能和可靠性等因素。”

随着技术的进一步发展，3D NAND的生产复杂程度逐渐提高，层数多也会将生产周期拉长，良率随之下降，这些将成为日后所有存储器厂商面临的瓶颈。这就要求厂家加大研发投入，保持技术和设备的进化，扩大无尘厂房面积来应对。而东芝的竞争力会在这一阶段更加凸显。