存储行业的发展,离不开对数据产生量的分析。根据第三方研究机构IDC 2018年给出的数据显示,2025年全球数据的产生量将达到175ZB。然而在2023年Q4,IDC刷新了数据,将2025年全球产生的数据上调为181ZB,这意味着2024-2027年全球产生的数据复合增长率(CAGR)将达到22.4%。
IDC的另一个数据是,2027年全球产生的数据总量或将达到291ZB,这其中并不是每一个数据都是有用的,所以被保存下来的部分占比不足10%。然而就是这10%,也需要用不同形式的存储载体来记录,并最终呈现在每个人面前。
近日长江存储展示了一系列产品和技术解决方案。新一代QLC 3D NAND闪存,内部代号“X3-6070”,就有着极为优秀的素质,可满足企业级、消费级、嵌入式全场景的应用需求。
它的IO接口速度达到了2400MT/s,相比上代的1600MT/s提升了足足50%,同时读取、写入速度都有着接近100%的提升。
更不可思议的是可靠性和寿命,P/E编程擦写循环居然能做到惊人的4000次,是上代产品的4倍。
要知道,常规的MLC闪存也只能做到3000次左右的P/E,TLC闪存初期仅为100-150次,成熟后不过1000次左右,企业级增强版也只有3000次。
据长江存储的工作人员透露,他们的QLC闪存之所以能做到4000次P/E,一方面来自独特的Xtackig精湛架构,另一方面也是工艺和技术日渐成熟的结果。
当然,不是所有的QLC都有这么高的水平,仅限企业级产品,而且要看良品率,消费级最高可以做到2000次左右。
具体到实际产品中,情况也会有所不同,要看产品定位和设计,要结合写入放大因素,比如长江存储自有品牌的首款QLC产品,致态Ti600,估计只有600次左右。
在OEM领域,长江存储的下一代PC41Q将引入QLC,可用于笔记本、台式机、一体机等。
它支持PCIe 4.0 x4、NVMe 1.4,读写带宽5.5GB/s,动态功耗低于4W,PS4待机功耗低于2mW,并拥有媲美TLC的高可靠性和数据保持能力,平均故障间隔时间达200万小时,可以在30℃环境下稳定保存数据1年之久。
除了QLC闪存外,长江存储还展示了企业级SSD和嵌入式UFS/eMMC等产品。
3D NAND技术路线图更新
近日,TechInsights更新和回顾3D NAND产业路线图。逐一探讨主要厂商的3D NAND技术路线图,包括三星、铠侠/西部数据、美光、SK海力士/Solidigm。
图1:3D NAND产业/技术路线图(2024年Q1)
TechInsights表示,三星在V7中将1 deck结构改为2-deck架构,并将2D array-peripheral设计改为cell-on- peripheral (COP)集成。三星已经推出了V8 236L 1Tb TLC产品,这是他们的第二款COP架构。
去年,TechInsights评论说他们可能会在300层以下增加一个节点,比如n+1的280层或290层产品。三星现在已经拥有了280L V9 COP V-NAND。此外,三星为990 EVO添加了一个133L V6 Prime版本,即所谓的V6P。133层是一个没有COP结构的single deck。总栅极数为133,活动字线数从128增加到133,速度增加到1600 MT/s,两个平面各有两个子平面在512 Gb裸晶上。下一代V10将采用类似于铠侠 218L CBA等产品的混合键合技术。
铠侠和西部数据保持了BiCS架构,市场上现有的大部分产品仍然是第五代112 L。BiCS6 162L很可能是一个有风险的产品,可能不会持续很长时间。铠侠已经表示,将跳过BiCS的第七代,即将推出的BiCS第八代将有218层,而正在开发的BiCS第八代将有284层。218层和284层都将采用双晶圆的混合键合技术,如果3xx层的开发进展顺利,284层可能会再次被跳过。
美光的128层从FG CuA改到了CTF CuA集成,自此之后,他们早于其他竞争对手,向市场推出了176层和232层产品。像三星的280L一样,美光正在开发低于300层的第七代产品。美光可能会在没有300层产品的情况下直接跳到400层。
提高3D NAND闪存存储密度的四项基本技术
3D NAND是一种非易失性存储技术(NVM Non-VolatileMemory),属于Memory(存储器)的一种。
目前,2D NAND也称为平面NAND,已经达到了其容量发展的极限。3D NAND是为了克服 2D NAND 的容量限制而开发的。3D NAND 架构可在不牺牲数据完整性的情况下扩展到更高的密度。
与存储单元水平堆叠的2D NAND 不同,3D NAND 使用多层垂直堆叠,以实现更高的密度、更低的功耗、更好的耐用性、更快的读写速度和更低的 成本。由于将如此多的垂直单元封装成较小的宽度和长度尺寸,因此 3D NAND 在相同的长度和宽度尺寸下具有比 2D NAND 更大的容量。
增加3D NAND闪存密度的方法正在发生变化。这是因为支持传统高密度技术的基本技术预计将在不久的将来达到其极限。2025 年至 2030 年间,新的基础技术的引入和转化很可能会变得更加普遍。
自2013年3D NAND闪存开始商业化生产以来,存储密度以每年1.41倍左右的速度持续提升。从国际会议 ISSCC 上展示的原型硅芯片来看,2014 年存储密度为每平方毫米 0.93 Gbit,但 2024 年将达到每平方毫米 28.5 Gbit。简单对比一下,10年间存储密度增加了30.6倍。
迄今为止,3D NAND闪存的存储密度主要通过采用四种基本技术来提高。分别是“高层化”“多值化”、“布局变更(存储单元阵列和CMOS外围电路的单片层叠)”、“微细化(缩短横向尺寸)”等。
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