Nand Flash存儲器是Flash存儲器的一種,其內(nèi)部采用非線性宏單元模式,為固態(tài)大容量內(nèi)存的實現(xiàn)提供了高性價比、高性能的解決方案。Nand Flash存儲器具有容量較大、改寫速度快等優(yōu)點,適用于大量數(shù)據(jù)的存儲,因而在業(yè)界得到了越來越廣泛的應(yīng)用。本文則將為大家介紹Nand Flash的工作原理和自身的特性。
Nand Flash Die 是從Wafer身上切割出來,一個Wafer有很多個Die。之后再進(jìn)行封裝,變成一個顆粒。像圖1所示,一個封裝可以放1/2/4/8/16個Die,分別叫做SDP/DDP/QDP/ODP/HDP。將顆粒和主控、DDR,電阻、電容等一起焊到PCB板上,就形成了SSD產(chǎn)品。
圖1
二、NAND 的歷史
自1991年全球首個4MB NAND閃存問世,此后12MB NAND閃存、1GB NAND閃存、1GB MLC NAND閃存也相繼推出,直至2007年NAND閃存正式從2D進(jìn)入3D時代。
國際存儲廠商們發(fā)布了10年的路標(biāo),未來10年介質(zhì)將持續(xù)演進(jìn)。綜合半導(dǎo)體設(shè)備制造商以及原廠長期路標(biāo)來看,預(yù)計3D NAND堆疊層數(shù)可達(dá)500層以上(~2030年)。在未來3年,預(yù)計介質(zhì)存儲密度(Gb/mm2)增加一倍,單位成本($/GB)降低50%+,因此,搭載最新的介質(zhì)來打造SSD產(chǎn)品可以充分享受介質(zhì)技術(shù)進(jìn)步的紅利。
三、NAND Flash 2D to 3D
閃存的技術(shù)從2D演變到了3D。2D NAND主流技術(shù)是Floating Gate(FG) , 通過減小特征尺((e.g. 20nm到16nm) 提高存儲密度;3D NAND主流技術(shù)是Charge Trap(CT),通過提高堆疊層數(shù)(e.g. 64L到96L)提高存儲密度,現(xiàn)在主流的存儲介質(zhì)都是基于Charge Trap技術(shù)的3D NAND。
圖2
3D NAND的演進(jìn)趨勢
- Multi-Stack
通過Multi-Stack技術(shù)解決3D堆疊工藝挑戰(zhàn),但Stack之間會產(chǎn)生額外可靠性問題。不同Layer間參數(shù)不同,可能導(dǎo)致單Block內(nèi)RBER/tPROG/tR差異加劇。
- CNA到CUA/PUC
閃存的Die里面分為存儲陣列和外圍控制電路,原來并排分布的,即CMOS Near Array(CNA)。后來隨著尺寸越來越小,外圍電路占的面積越來越大,不利于成本降低,因此把存儲陣列放在了電路下面,即CMOS Under Array(CUA)。
圖3
- TLC到QLC到PLC
隨著存儲密度不斷增加,3D TLC (3bits/cell)成為主流存儲介質(zhì),3D QLC (4bits/cell)蓄勢待發(fā)。但是隨著密度的增加,可靠性會隨之降低,所以在應(yīng)用的時候需要格外小心?,F(xiàn)在PLC(5bits/cell)處于實驗室技術(shù)預(yù)研階段,將持續(xù)提高存儲密度。
圖4
- IOB/Interface Chip
隨著介質(zhì)接口的速度越來越高,Nand引入了接口芯片。現(xiàn)在主流NAND的接口速率是2.4Gbps左右,并快速向3.6/4.8Gbps演進(jìn)。當(dāng)產(chǎn)品對介質(zhì)速率有要求、并且負(fù)載較重時,需要IO Buffer(即IOB)來提升介質(zhì)總線速率。
四、介質(zhì)持續(xù)演進(jìn)帶來的技術(shù)挑戰(zhàn)
介質(zhì)將會持續(xù)演進(jìn),隨之帶來的是在硬盤產(chǎn)品設(shè)計上的挑戰(zhàn),當(dāng)介質(zhì)隨著層數(shù)增加,Block會越來越大。未來一個Block可能將從現(xiàn)在的20-30MB一直擴(kuò)大到100+MB,而一旦Block受到損壞,將導(dǎo)致100+MB容量空間中的內(nèi)容直接丟失,這是對系統(tǒng)管理的一大挑戰(zhàn)。同時,多次堆疊形成的3D介質(zhì),其讀寫的時延和出錯率的一致性,特別是邊界上介質(zhì)的可靠性,都需要特別關(guān)注。
下一期將繼續(xù)為大家分享關(guān)于NAND Flash原理和應(yīng)用的內(nèi)容。
長按識別關(guān)注更多憶聯(lián)資訊
了解更多:
PCIe標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)歷史
什么是PCIe?
憶聯(lián)SSD端到端數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)——企業(yè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)的“守護(hù)者”
原文標(biāo)題:NAND Flash 原理深度解析(上)
文章出處:【微信公眾號:UnionMemory憶聯(lián)】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。
-
存儲
+關(guān)注
關(guān)注
13文章
4170瀏覽量
85481 -
SSD
+關(guān)注
關(guān)注
20文章
2811瀏覽量
116987
原文標(biāo)題:NAND Flash 原理深度解析(上)
文章出處:【微信號:UnionMemory憶聯(lián),微信公眾號:UnionMemory憶聯(lián)】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。
發(fā)布評論請先 登錄
相關(guān)推薦
評論