最近几年,即使在产业周期性波动中,半导体存储层数的竞争一直未间断过。近日,有外媒报道,在ISSCC 2024(IEEE 国际固态电路会议)期间,三星将展示几项内存技术创新成果,其中包括第9代280层V-NAND闪存。
与传统的2D NAND闪存相比,3D NAND闪存的容量更大,可靠性更高,能够更好地满足不断增长的数据存储需求。三星的第9代280层V-NAND闪存采用了3D QLC技术,可以在单个芯片中存储1Tb(128GB)的数据,并且采用了先进的控制算法和固件优化,以提高性能和可靠性。
根据外媒报道,三星正在准备发布的第9代V-NAND技术的产品,为1Tb(128GB)QLC 3D NAND闪存芯片,达到了280层,相比第8代V-NAND技术的236层有了进一步的提高,其存储密度达到了28.5Gb mm2。同时,该产品的I/O速率达到了3.2 Gbps,相比第8代V-NAND技术的2.4 Gbps也要快得多。
毫无疑问,层数之争才刚刚开始。2023年8月,SK海力士对外展示全球最高层321层NAND闪存样品,一跃成为业界首家正在开发300层以上NAND闪存的公司,计划于2025年量产。据悉,SK海力士321层1Tb TLC NAND的效率比上一代238层512Gb提高了59%。
而美光则计划232层之后推出2YY、3XX与4XX等更高层数产品。三星雄心壮志计划2030年V-NAND可以叠加到1000多层。铠侠和西部数据在162层之后,2023年对外展示了218层技术,之后也将研发300层以上的3D NAND产品。
各大存储厂商之所以不断研发更大层数的内存产品,根本在于AI、大数据等技术发展,催生大容量存储产品(如SSD)的需求。
在2D NAND平面时代,厂商主要依靠工艺进行扩容。不过,再先进的制程工艺在单位面积下的存储密度也是存在极限的,而且随着制程提升,存储密度增加,相邻存储单元格电荷干扰问题也就越严重,进而导致数据处理错误率提升以及使用寿命减少等问题。闪存通过从平面走向立体,堆叠层数不断增加,来提升闪存芯片容量与性能,成为解决以上瓶颈的重要技术路径之一。
与传统平面架构2D NAND Flash相比,3D NAND Flash、4D NAND Flash可提供更大存储空间满足了业界日益增长的存储需求,因而逐渐受到大厂重视。不过,要想实现更高层数的NAND Flash并非易事,需要考虑坍塌、弯曲、断裂等诸多稳定性问题,此外还需要克服连接孔加工工艺、最小化电池干扰、缩短层高以及扩大每层存储容量等挑战。