3D NAND技術(shù)閃存問世，再也不擔(dān)心速度了！
8月6日閃迪和東芝兩家閃存廠商宣布了旗下最新3D NAND技術(shù)的閃存芯片即將問世，這款號稱世界第一款48層3D NAND閃存采用3bit/cell多值化技術(shù)，容量為32GB，采用15納米工藝，比市面上最優(yōu)秀的商用閃存芯片電路密度提高了2倍、存儲速度提高4-5倍，而能耗將進(jìn)一步降低。并且，因?yàn)椴捎昧?D堆棧技術(shù)，新芯片的面積將縮小，非常適合智能手機(jī)、平板電腦之類的設(shè)備。據(jù)說，明年iPhone7很可能會搭載上述兩家廠商的新型3D NAND閃存芯片。 其實(shí)，3D NAND閃存早已不是什么新鮮玩意，因?yàn)槿ツ耆窃缇涂烊艘徊叫剂慨a(chǎn)世界首款3D V-NAND閃存，不同的是三星量產(chǎn)的是3D垂直閃存V-NAND。今天我們就來具體分析三星的V-NAND閃存。 三星V-NAND：不再縮小cell單元，堆疊更多層數(shù) 3D V-NAND技術(shù)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(shù)封裝更多cell單元，這樣也可以達(dá)到容量增多的目的。 這種變化其實(shí)沒有說起來這么簡單。SSD中使用的是浮柵極MOSFET（Floating gate MOSFET），電子儲存在柵極中，它相當(dāng)于一個導(dǎo)體。這種晶體管的缺點(diǎn)就是寫入數(shù)據(jù)時，柵極與溝道之間會形成一次短路，這會消耗柵極中的電荷，也就是說每次寫入數(shù)據(jù)都要消耗一次柵極壽命，一旦柵極中的電荷沒了，cell單元就相當(dāng)于掛了，不能再存儲數(shù)據(jù)。 三星的V-NAND閃存就放棄了傳統(tǒng)的浮柵極MOSFET，改用自家的電荷擷取閃存（charge trap flash，簡稱CTF）設(shè)計。每個cell單元看起來更小了，但是里面的電荷是儲存在一個絕緣層而非之前的導(dǎo)體上的，理論上是沒有消耗的。這種看起來更小的電荷有很多優(yōu)點(diǎn)，比如更高的可靠性、更小的體積，不過這些還只是其中的一部分。 使用CTF結(jié)構(gòu)的V-NAND閃存被認(rèn)為是一種非平面設(shè)計，絕緣體環(huán)繞溝道（channle），控制柵極又環(huán)繞著絕緣體層。這種3D結(jié)構(gòu)設(shè)計提升了儲存電荷的的物理區(qū)域，提高了性能和可靠性。 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(jīng)可以垂直方向擴(kuò)展NAND密度，那就沒有繼續(xù)縮小晶體管的壓力了，所以可以使用相對更舊的工藝來生產(chǎn)V-NAND閃存，現(xiàn)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(shù)大幅提升，目前的19/20nm工藝MLC閃存的擦寫次數(shù)普遍是3000次，三星的V-NAND閃存可達(dá)35000次，這也是三星說可靠性提升2-10倍的由來。 使用舊工藝甚至也沒妨礙三星提高NAND密度，三星之前公布的V-NAND是128Gb核心的，目前主流19/20nm工藝的核心容量是64Gb，如果用傳統(tǒng)工藝制造128Gb核心的NAND，那么工藝需要15nm。 更大容量的NAND有著更少的干擾，編程時間會更短，這意味著性能會提高。此外，更大容量的NAND的讀寫不需要那么多次的重試，因此總功耗也會更低。 目前的128Gb核心NAND已經(jīng)很好，不過這肯定不是終點(diǎn)，三星預(yù)計在2017年實(shí)現(xiàn)每核心1Tb，這都要?dú)w功于3D NAND。此外，理論上三星還可以使用更先進(jìn)的制程工藝來提高儲存密度，只是這樣做也會面臨傳統(tǒng)二維NAND結(jié)構(gòu)需要面對的難題。另外，目前的V-NAND還是2bit MLC，有需要的話三星還可以選擇使用3bit MLC（TLC）來進(jìn)一步提高儲存密度。 閃存新技術(shù)的應(yīng)用和推廣，代表著整個閃存產(chǎn)業(yè)的最高技術(shù)水平，也將SSD的性能和運(yùn)行速度又進(jìn)行了一次全面提升。對消費(fèi)者利好的就是，我們未來可以看到SSD在儲存密度、性能及可靠性上的改進(jìn)，還有使用電子設(shè)備的體驗(yàn)性會更好。