電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道(文/黃晶晶)早在2022年閃存芯片廠商紛紛發(fā)布200+層 3D NAND,并從TLC到QLC得以廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、工業(yè)、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域。來(lái)到2024年5月目前三星第9代V-NAND 1Tb TLC達(dá)290層,已開(kāi)始量產(chǎn)。根據(jù)規(guī)劃,2025年主流閃存廠商的產(chǎn)品都將進(jìn)入300層+,甚至400層以上。至于遠(yuǎn)期,到2030年閃存有望突破1000層。
2024年三星第9代 V-NAND已達(dá)290層
前不久,三星宣布第9代V-NAND 1Tb TLC產(chǎn)品開(kāi)始量產(chǎn),第9代 V-NAND 采用雙重堆疊技術(shù)達(dá)到了290層。早在2022年11月,三星宣布第8代V-NAND 1Tb TLC量產(chǎn),V8閃存的層數(shù)為236層。這是時(shí)隔兩年,三星再次將閃存層數(shù)進(jìn)一步拉升。
三星第九代V-NAND的位密度比第八代V-NAND提高了約50%。單元干擾避免和單元壽命延長(zhǎng)等新技術(shù)特性的應(yīng)用提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性,而消除虛通道孔則顯著減少了存儲(chǔ)單元的平面面積。
來(lái)源:三星電子
三星采用的“通道孔蝕刻”技術(shù)通過(guò)堆疊模具層來(lái)創(chuàng)建電子通路,可在雙層結(jié)構(gòu)中同時(shí)鉆孔,達(dá)到三星最高的單元層數(shù),從而最大限度地提高了制造生產(chǎn)率。
第九代V-NAND配備了下一代NAND閃存接口“Toggle 5.1”,可將數(shù)據(jù)輸入/輸出速度提高33%,最高可達(dá)每秒3.2千兆位(Gbps)。除了這個(gè)新接口,三星還計(jì)劃通過(guò)擴(kuò)大對(duì)PCIe 5.0的支持來(lái)鞏固其在高性能固態(tài)硬盤市場(chǎng)的地位。 與上一代產(chǎn)品相比,基于三星在低功耗設(shè)計(jì)方面取得的進(jìn)步,第九代V-NAND的功耗也降低了10%。
三星已于5月開(kāi)始量產(chǎn)第九代V-NAND 1Tb TLC產(chǎn)品,并將于今年下半年開(kāi)始量產(chǎn)四層單元(QLC)第九代V-NAND。
2025年300層+
2022年美光宣布推出已量產(chǎn)全球首款232層TLC NAND。2024年4月,美光科技宣布其232層 QLC NAND現(xiàn)已量產(chǎn),并在部分Crucial英睿達(dá)固態(tài)硬盤(SSD)中出貨。同時(shí),美光2500 NVMe SSD也已面向企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)客戶量產(chǎn),并向PC OEM廠商出樣。
根據(jù)規(guī)劃,美光將會(huì)在2025年量產(chǎn)超過(guò)300層3D NAND Flash。
去年8月,SK海力士首次展示了全球首款321層1Tb TLC NAND閃存樣品。321層1Tb TLC NAND的效率比上一代238層512Gb提高了59%。這是由于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的單元可以以更多的單片數(shù)量堆棧至更高,在相同芯片上實(shí)現(xiàn)更大存儲(chǔ)容量,進(jìn)而增加了單位晶圓上芯片的產(chǎn)出數(shù)量。
來(lái)源:SK海力士
SK海力士NAND閃存開(kāi)發(fā)擔(dān)當(dāng)副社長(zhǎng)崔正達(dá)表示:“我們以通過(guò)開(kāi)發(fā)第五代4D NAND 321層閃存產(chǎn)品,鞏固品牌在NAND技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位”。“公司將積極推出人工智能時(shí)代所需的高性能、大容量NAND產(chǎn)品,繼續(xù)引領(lǐng)行業(yè)”。
此外,SK海力士宣布,將進(jìn)一步完善321層NAND閃存,并計(jì)劃于2025年上半期開(kāi)始量產(chǎn)。
三星表示,2025-2026年推出第十代3D NAND,采用三重堆疊技術(shù),達(dá)到 430 層,進(jìn)一步提高NAND的密度。
400層+NAND正在研發(fā)
5月,外媒報(bào)道SK海力士正在測(cè)試日本半導(dǎo)體設(shè)備大廠東京電子(TEL)最新的低溫蝕刻設(shè)備??梢栽?70°C工作,以實(shí)現(xiàn)400層以上新型3D NAND。
根據(jù)東京電子官網(wǎng)信息,東京電子(TEL)已開(kāi)發(fā)出一種用于存儲(chǔ)芯片的通孔蝕刻技術(shù),可用于制造400層以上堆疊的3D NAND閃存。
該新工藝首次將電介質(zhì)蝕刻應(yīng)用于低溫溫度范圍,產(chǎn)生了具有極高蝕刻速率的系統(tǒng)。這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)不僅可以在33分鐘內(nèi)完成10um深的高寬比刻度,而且與之前的技術(shù)相比,可以減少84%的全球變暖風(fēng)險(xiǎn)。這項(xiàng)技術(shù)所帶來(lái)的潛在創(chuàng)新將刺激創(chuàng)建更大容量的3D NAND閃存。
來(lái)源:東京電子官網(wǎng)
韓媒稱,SK海力士正在考慮從400多層NAND開(kāi)始應(yīng)用混合鍵合技術(shù),即將兩片晶圓鍵合起來(lái)打造3D NAND產(chǎn)品。而三星電子正計(jì)劃將混合鍵合應(yīng)用于NAND V11和V12的量產(chǎn)。
混合鍵合技術(shù)作為下一代半導(dǎo)體制造技術(shù)備受關(guān)注,它包括芯片-晶圓、晶圓-晶圓的混合鍵合,可以用于芯片間的連接。使用銅材質(zhì)直接鍵合,可以充分發(fā)揮整體性能?;旌湘I合是目前最先進(jìn)的異構(gòu)集成技術(shù)(即HI)技術(shù),能夠縮短信號(hào)傳輸距離,提高數(shù)據(jù)吞吐量,降低功耗。
2030年1000層+
根據(jù)各大廠商發(fā)布的規(guī)劃,2030年閃存將突破1000層。其中,三星計(jì)劃2030年實(shí)現(xiàn)1000層NAND Flash,即V13代產(chǎn)品。鎧俠計(jì)劃在2031年批量生產(chǎn)超過(guò)1000層堆疊的3D NAND閃存。
為了推動(dòng)1000層堆疊的閃存得以實(shí)現(xiàn),材料、設(shè)備、設(shè)計(jì)、制造、封裝等環(huán)節(jié)的廠商都在努力研發(fā)。除了通孔蝕刻技術(shù)、混合鍵合技術(shù)等之外,例如三星與韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院(KAIST)的研究人員合作,利用鉿鐵電體的鐵電特性進(jìn)行開(kāi)發(fā),通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了鉿鐵電體在低壓和QLC 3D VNAND技術(shù)中的顯著性能改進(jìn)。
1000層3D NAND閃存將有望打造PB級(jí)固態(tài)硬盤SSD,人工智能的爆發(fā)式發(fā)展、海量數(shù)據(jù)的處理與存儲(chǔ),都意味著閃存的容量和性能必須盡快地得以提升。
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