英特爾(Intel)和美光(Micron)合作研發(fā)NAND flash多年,8日宣布準備拆伙,將在完成第三代3D NAND研發(fā)之后,正式分道揚鑣。
Anandtech、巴倫報導,英特爾和美光12年前成立合資公司IM Flash Technologies,發(fā)展NAND。英特爾資助研發(fā)成本,并可分享NAND銷售收益。不過兩家公司NAND策略迥異,英特爾的NAND幾乎全用于企業(yè)市場的固態(tài)硬盤(SSD)。美光除了販售SSD、也供應(yīng)NAND flash芯片。
目前兩家公司的3D NAND制程,進入第二代,可堆疊64層,正在研發(fā)第三代,預(yù)料可堆疊96層,預(yù)計在2018年底、2019年初問世。此一制程之后,英特爾和美光將各走各的路。
Anandtech猜測,也許是NAND堆疊層數(shù)破百之后,需要調(diào)整String Stacking的堆疊方式,兩家公司對此看法不同,因而分手。另一個可能是,目前3D NAND的生產(chǎn)主流是電荷儲存式(Charge trap) ,三星電子等都采用此一方式,英特爾/美光是唯一采用浮柵 (floating gate)架構(gòu)的業(yè)者。也許是兩家公司中有一家想改采電荷儲存式架構(gòu),但是此舉等于坦承失敗,代表從2D NAND轉(zhuǎn)換成3D NAND后,續(xù)用浮柵是錯誤決定,因而鬧翻。
值得注意的是,兩家公司仍會繼續(xù)共同研發(fā)3D XPoint存儲,此一技術(shù)被譽為打破摩爾定律的革命技術(shù)。
英特爾、美光(Micron Technology)開發(fā)出新世代存儲芯片「3D Xpoint」,分析師相當看好此一新科技,有人稱這是革命性技術(shù),可打破摩爾定律的束縛,顯示美光和英特爾的研發(fā)能力不遜于韓廠。
巴倫2015年報導,瑞信的John Pitzer為美光大多頭,他高度贊賞3D Xpoint,認為未來3~5年商機為每年90~120億美元,美光/英特爾或許能拿下50%市占。他估計伺服器DRAM市場將從當前的80億美元,成長到130~170億美元,企業(yè)/數(shù)據(jù)中心NAND也會從當前的60億美元,成長到90~100億美元;新技術(shù)可分別吃下兩大市場的30%市值。
MKM Partners的Ian Ing則稱,過去50年來,存儲設(shè)計都以電晶體為基礎(chǔ),3D Xpoint或許會打破限制。
幾大陣型的NAND Flash區(qū)別
在主要的NAND廠商中,三星最早量產(chǎn)了3D NAND,其他幾家公司在3D NAND閃存量產(chǎn)上要落后三星至少2年時間,Intel、美光前年才推出3D NAND閃存,Intel去年才發(fā)布了首款3D NAND閃存的SSD,不過主要是面向企業(yè)級市場的。
這四大豪門的3D NAND閃存所用的技術(shù)不同,堆棧的層數(shù)也不一樣,而Intel在常規(guī)3D NAND閃存之外還開發(fā)了新型的3D XPoint閃存,它跟目前的3D閃存有很大不同,屬于殺手锏級產(chǎn)品,值得關(guān)注。
1)三星:最早量產(chǎn)的V-NAND閃存
三星是NAND閃存市場最強大的廠商,在3D NAND閃存上也是一路領(lǐng)先,他們最早在2013年就開始量產(chǎn)3D NAND閃存了。在3D NAND路線上,三星也研究過多種方案,最終量產(chǎn)的是VG垂直柵極結(jié)構(gòu)的V-NAND閃存,目前已經(jīng)發(fā)展了三代V-NAND技術(shù),堆棧層數(shù)從之前的24層提高到了48層,TLC類型的3D NAND核心容量可達到256Gb容量,在自家的840、850及950系列SSD上都有使用。
值得一提的是,三星在3D NAND閃存上領(lǐng)先不光是技術(shù)、資金的優(yōu)勢,他們首先選擇了CTF電荷擷取閃存(charge trap flash,簡稱CTF)路線,相比傳統(tǒng)的FG(Floating Gate,浮柵極)技術(shù)難度要小一些,這多少也幫助三星占了時間優(yōu)勢。
三星3D NAND產(chǎn)品一路從堆疊24層、32層到48層等,目前堆疊64層3D NAND已是整體產(chǎn)能中的主流。過去堆疊24層、32層及48層產(chǎn)品,其單位容量生產(chǎn)成本也許僅較2D NAND貴一些或相同,但是從堆疊64層3D NAND開始,其生產(chǎn)成本與功能優(yōu)勢皆大幅超過2D NAND。
三星內(nèi)部人士表示,2018年將努力讓堆疊64層3D NAND生產(chǎn)比重過半,至于堆疊96層3D NAND產(chǎn)品,計劃將于2018年上半開始正式投產(chǎn),未來堆疊64層及96層產(chǎn)品,將是三星3D NAND的兩大主力,而且到了2018年下半,3D NAND生產(chǎn)比重也計劃進一步拉高至90%以上。
據(jù)Digitimes消息,三星3D NAND比重已在2017年第4季突破80%,三星計劃除了部分車用產(chǎn)品外,2018年將進一步提升3D NAND生產(chǎn)比重至90%以上,全面進入3D NAND時代。
2)東芝/閃迪:獨辟蹊徑的BiCS技術(shù)
東芝是閃存技術(shù)的發(fā)明人,雖然現(xiàn)在的份額和產(chǎn)能被三星超越,不過東芝在NAND及技術(shù)領(lǐng)域依然非常強大,很早就投入3D NAND研發(fā)了,2007年他們獨辟蹊徑推出了BiCS技術(shù)的3D NAND——之前我們也提到了,2D NAND閃存簡單堆棧是可以作出3D NAND閃存的,但制造工藝復雜,要求很高,而東芝的BiCS閃存是Bit Cost Scaling,強調(diào)的就是隨NAND規(guī)模而降低成本,號稱在所有3D NAND閃存中BiCS技術(shù)的閃存核心面積最低,也意味著成本更低。
東芝和閃迪是戰(zhàn)略合作伙伴,雙方在NAND領(lǐng)域是共享技術(shù)的,他們的BiCS閃存前年開始量產(chǎn)。去年6月,東芝聯(lián)合西部數(shù)據(jù)(Western Digital)旗下閃迪(SanDisk)宣布,研發(fā)出全球首款采用堆棧96層工藝技術(shù)的3D NAND Flash產(chǎn)品,且已完成試作、確認基本動作。
該款堆棧96層的3D NAND試作品為256Gb(32GB) ,相比目前64層堆棧的閃存使用的BiCS 3技術(shù),96層3D NAND閃存使用的是BiCS 4技術(shù)(3bit/cell,TLC),BiCS 4技術(shù)最大的意義不只是堆棧層數(shù)更多,西數(shù)提到96層3D NAND閃存不僅會有TLC類型的,還會支持QLC,也就是4bit MLC閃存。
3)SK Hynix:悶聲發(fā)財?shù)?D NAND
在這幾家NAND廠商中,SK Hynix的3D NAND最為低調(diào),相關(guān)報道很少,以致于找不到多少SK Hynix的3D NAND閃存資料,不過從官網(wǎng)公布的信息來看,SK Hynix的3D NAND于 2014年Q4推出的第一代,2015年Q3季度推出的第二代,前年Q4推出的則是第三代3D NAND閃存,只不過前面三代產(chǎn)品主要面向eMCC 5.0/5.1、UFS 2.0等移動市場,去年推出的第四代3D NAND閃存則會針對UFS 2.1、SATA及PCI-E產(chǎn)品市場。
SK Hynix的3D NAND閃存堆棧層數(shù)從36層起步,不過真正量產(chǎn)的是48層堆棧的3D NAND閃存,MLC類型的容量128Gb,TLC類型的也可以做到256Gb容量。
去年四月,SK海力士宣布研發(fā)出全球首款,容量 256Gb 的第 4 代 72 層堆疊 3D NAND Flash,預(yù)計 2017 年下半年量產(chǎn)。而該產(chǎn)品量產(chǎn)后,將超越當時由日本半導體大廠東芝(Toshiba)所推出的容量 256Gb 的 64 層 3D NAND Flash 的儲存密度。
4)Intel/美光:容量最高的3D NAND閃存
這幾家廠商中,Intel、美光的3D NAND閃存來的最晚,前年才算正式亮相,不過好菜不怕晚,雖然進度上落后了點,但IMFT的3D NAND有很多獨特之處,首先是他們的3D NAND第一款采用FG浮柵極技術(shù)量產(chǎn)的,所以在成本及容量上更有優(yōu)勢,其MLC類型閃存核心容量就有256Gb,而TLC閃存則可以做到384Gb,是目前TLC類型3D NAND閃存中容量最大的。
值得一提的是,美光、Intel的3D NAND容量密度是最高的。
前年的ISSCC大會上美光還公布了容量高達768Gb的3D NAND閃存論文,雖然短時間可能不會量產(chǎn),但已經(jīng)給人帶來了希望。
不過Intel的殺手锏在于3D XPoint閃存。
IMFT在3D NAND閃存上進展緩慢已經(jīng)引起了Intel的不滿,雖然雙方表面上還很和諧,但不論是16nm閃存還是3D閃存,Intel跟美光似乎都有分歧,最明顯的例子就是Intel都開始采納友商的閃存供應(yīng)了,之前發(fā)布的540s系列硬盤就用了SK Hynix的16nm TLC閃存,沒有用IMFT的。
Intel、美光不合的證據(jù)還有最明顯的例子——那就是Intel甩開美光在中國大連投資55億升級晶圓廠,準備量產(chǎn)新一代閃存,很可能就是3D XPoint閃存,這可是Intel的殺手锏。
這個3D XPoint閃存我們之前也報道過很多了,根據(jù)Intel官方說法,3D XPoint閃存各方面都超越了目前的內(nèi)存及閃存,性能是普通顯存的1000倍,可靠性也是普通閃存的1000倍,容量密度是內(nèi)存的10倍,而且是非易失性的,斷電也不會損失數(shù)據(jù)。
由于還沒有上市,而且Intel對3D XPoint閃存口風很嚴,所以我們無法確定3D XPpoint閃存背后到底是什么,不過比較靠譜的說法是基于PCM相變存儲技術(shù),Intel本來就是做存儲技術(shù)起家的,雖然現(xiàn)在的主業(yè)是處理器,但存儲技術(shù)從來沒放松,在PCM相變技術(shù)上也研究了20多年了,現(xiàn)在率先取得突破也不是沒可能。
相比目前的3D NAND閃存,3D XPoint閃存有可能革掉NAND及DRAM內(nèi)存的命,因為它同時具備這兩方面的優(yōu)勢,所以除了做各種規(guī)格的SSD硬盤之外,Intel還準備推出DIMM插槽的3D XPoint硬盤,現(xiàn)在還不能取代DDR內(nèi)存,但未來一切皆有可能。
據(jù)了解,未來兩代XPoint正在開發(fā)中。這可能會將XPoint芯片內(nèi)部的分層從2層增加到4層,然后再到8層,每次增加層數(shù)芯片容量都會翻番。另外,也可以通過堆疊芯片來達到同樣的目的。
還有另外一種說法和猜測是,這兩種增加容量的方法都面臨困難。
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