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      行業動態

      已是大勢所趨 四大NAND豪門的3D NAND大揭秘

             自三星成功推出已3D V-NAND技術為應用的固態硬盤后,超過500M/s的讀寫速度、全新的3D V-NAND技術,成為吸引眾多消費者的亮點。并且繼三星后,SK Hynix、東芝/閃迪、Intel/美光這四大NAND豪門都已經涉足3D NAND閃存了,而且可以預見這種趨勢還會繼續下去,越來越多的閃存及SSD硬盤都會轉向3D NAND技術。那么3D NAND閃存市場現在到底是個什么樣呢?下面我們就來簡單說下3D NAND閃存。

        

        什么是3D NAND閃存:

        3D閃存,顧名思義,就是它是立體堆疊的,普通NAND是平房,那么3D NAND就是高樓大廈,建筑面積一下子就多起來了,理論上可以無線堆疊。使得3D NAND閃存的容量、性能、可靠性都有了保證了。

        四大NAND豪門的3D NAND閃存的規格及特色:

        在主要的NAND廠商中,除了三星已量產3D V-NAND外,2015年初東芝/SanDisk、美光、SK海力士陸續公布其3D NAND量產進程,均計劃在2015下半年開始量產,那么目前四大NAND豪門的3D NAND閃存的規格及特色是什么?我們就來詳細了解下。

        三星:3D V-NAND技術

        三星SSD全新3D V-NAND到底是什么意思呢?3D是指立體存儲,V指的是垂直存儲,說起來就是不再追求縮小cell單元,而是通過3D堆疊技術封裝更多cell單元,這樣也可以達到容量增多的目的。

        

          三星3D V-NAND技術分為兩部分,3D(立體)化和V(垂直)堆疊化首先來看看3D化的含義:NAND使用的是浮柵極MOSFET,電子儲存在柵極中,每次寫入都會消耗柵極中的電子,一旦電子用光那就壽終正寢了三星放棄了傳統的浮柵極結構,而是選擇了用控制柵極和絕緣層將MOSFET環形包裹起來。這種3D環形結構設計提升了儲存電荷的的物理區域,從而提高性能和可靠性。

        

        可靠性和性能提升是V-NAND閃存的一個方面,還有就是3D堆疊。由于三星已經可以垂直方向擴展NAND密度,那就沒有繼續縮小晶體管的壓力了,所以三星可以使用相對更舊的工藝來生產V-NAND閃存,現在使用的是30nm級別的,介于30-39nm之間。

        使用舊工藝的好處就是P/E擦寫次數大幅提升,目前的19/20nm工藝MLC閃存的擦寫次數普遍是3000次,三星的V-NAND閃存可達35000次,這也是三星說可靠性提升2-10倍的由來。

        傳統的SSD產品多數采用的是2D平面型設計的CELL(存儲單元)技術,該技術最大的瓶頸就在于,臨近存儲單元的堆放密度極限,如何在同等面積下容納更多的存儲單元成為了SSD升級面臨的最大問題。

        

         三星3D V-NAND技術采用不同于傳統NAND閃存的排列方式,通過改進型的Charge Trap Flash 技術,在一個3D的空間內垂直互連各個層面的存儲單元,使得在同樣的平面內獲得更多的存儲空間。

        目前已經發展了三代V-NAND技術,堆棧層數從之前的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。

        SK Hynix:3D NAND

        SK Hynix的3D NAND閃存已經發展了3代了,2014年Q4推出的第一代,2015年Q3季度推出的第二代,去年Q4推出的則是第三代3D NAND閃存,只不過前面三代產品主要面向eMCC 5.0/5.1、UFS 2.0等移動市場,今年推出的第四代3D NAND閃存則會針對UFS 2.1、SATA及PCI-E產品市場。

        

        SK Hynix的3D NAND閃存堆棧層數從36層起步,不過真正量產的是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。

        美光:FG浮柵極技術

        

        他們的3D NAND第一款采用FG浮柵極技術量產的,所以在成本及容量上更有優勢,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。

        Intel:3D XPoint閃存

        3D Xpoint采用全新的交叉點陣結構,能夠支持對單個存儲單元的獨立訪問。每個垂直導線呈現更有效率的密集排列,1280億個內存儲存單元相互連接。另外,這些存儲單元還能夠立體堆棧。目前的規劃是使用20nm制程制造,雙層堆棧、能夠存儲128Gb的閃存。未來通過制程縮微以及堆疊更多層存儲單元可以達到更高的存儲容量。

        

          3D XPoint閃存各方面都超越了目前的內存及閃存,性能是普通顯存的1000倍,可靠性也是普通閃存的1000倍,容量密度是內存的10倍,而且是非易失性的,斷電也不會損失數據。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。

        東芝/閃迪:BiCS技術

        由于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,強調的就是隨NAND規模而降低成本,號稱在所有3D NAND閃存中BiCS技術的閃存核心面積最低,也意味著成本更低。

        

        東芝和閃迪是戰略合作伙伴,雙方在NAND領域是共享技術的,他們的BiCS閃存去年開始量產,目前的堆棧層數是48層,MLC類型的核心容量128Gb,TLC類型的容量可達256Gb,預計會在日本四日市的Fab 2工廠規模量產,2016年可以大量出貨了。

        總之,3D NAND技術已成未來發展的大趨勢,預計2016年3D NAND將展開大戰,市場規模將迅速擴大。另一方面,隨著人們對存儲要求不斷提升,以及價格不斷下滑,固態硬盤市場也正在逐漸取代傳統的機械硬盤。3D NAND優勢就是存儲容量大,性能優異,隨著四大豪門3D NAND的量產,SSD采用3D NAND是必然發展。

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