美光出貨全球首款 176 層 NAND，實現(xiàn)閃存性能和密度的重大突破

內(nèi)存和存儲解決方案領(lǐng)先供應(yīng)商 Micron Technology Inc.（美光科技股份有限公司）近日宣布已批量出貨全球首款 176 層 3D NAND 閃存，一舉刷新行業(yè)紀錄，實現(xiàn)閃存產(chǎn)品密度和性能上的重大提升。 美光全新的 176 層工藝 與先進架構(gòu)共同促成了此項重大突破，使數(shù)據(jù)中心、智能邊緣平臺和移動設(shè)備等一系列存儲應(yīng)用得以受益，實現(xiàn)性能上的巨大提升。

美光技術(shù)與產(chǎn)品執(zhí)行副總裁 Scott DeBoer 表示：“美光的 176 層 NAND 樹立了閃存行業(yè)的新標桿，與最接近的競爭對手同類產(chǎn)品相比，堆疊層數(shù)多出近 40%。結(jié)合美光的 CMOS 陣列下 (CMOS-under-array) 架構(gòu)，該項技術(shù)幫助美光繼續(xù)在成本方面保持行業(yè)領(lǐng)先優(yōu)勢。”   

該款 176 層 NAND 產(chǎn)品采用美光第五代 3D NAND 技術(shù)和第二代替換柵極架構(gòu)，是市場上最先進的 NAND 技術(shù)節(jié)點。與美光的上一代大容量 3D NAND 產(chǎn)品相比，176 層 NAND 將數(shù)據(jù)讀取和寫入延遲縮短了 35% 以上，極大地提高了應(yīng)用的性能。[1] 美光的 176 層 NAND 采用緊湊型設(shè)計，裸片尺寸比市場最接近同類產(chǎn)品縮小近 30%，是滿足小尺寸應(yīng)用需求的理想解決方案。

采用突破性技術(shù)，發(fā)揮閃存巨大潛力，服務(wù)多元化市場

美光執(zhí)行副總裁兼首席業(yè)務(wù)官 Sumit Sadana 表示：“采用美光的 176 層 NAND 后，我們的客戶將實現(xiàn)突破性的產(chǎn)品創(chuàng)新。我們將在廣泛的產(chǎn)品組合中部署這項技術(shù)，在 NAND 應(yīng)用的各個領(lǐng)域中實現(xiàn)價值，重點把握 5G、人工智能、云和智能邊緣領(lǐng)域的增長機會。”

美光 176 層 NAND 擁有全面設(shè)計和行業(yè)首屈一指的密度，應(yīng)用廣泛，在多個行業(yè)將不可或缺，包括移動設(shè)備存儲、自動駕駛系統(tǒng)、車載信息娛樂以及客戶端 (PC) 和數(shù)據(jù)中心的固態(tài)硬盤 (SSD)。

美光 176 層 NAND 的服務(wù)質(zhì)量 (QoS[2]) 進一步提升, 這對數(shù)據(jù)中心 SSD 的設(shè)計標準而言至關(guān)重要[3]——它能更快應(yīng)對數(shù)據(jù)密集型環(huán)境和工作負載，例如數(shù)據(jù)湖、人工智能 (AI) 引擎和大數(shù)據(jù)分析。對于 5G 智能手機而言，提升的 QoS 意味著多個應(yīng)用程序啟動和切換更加快速，帶來流暢、反應(yīng)迅速的移動體驗，真正實現(xiàn)多任務(wù)處理和 5G 低延遲網(wǎng)絡(luò)的充分利用。

在開放式 NAND 閃存接口 (ONFI) 總線上，美光第五代 3D NAND 也實現(xiàn)了行業(yè)領(lǐng)先的 1600 MT/秒最大數(shù)據(jù)傳輸速率，比此前提升了 33%[4]。更快的 ONFI 速度意味著系統(tǒng)啟動更迅速、應(yīng)用程序性能更出眾。在汽車應(yīng)用中，這種速度將讓車載系統(tǒng)在發(fā)動機啟動后近乎即時地響應(yīng)，從而為用戶帶來更好的體驗。

美光正與業(yè)界開發(fā)者合作，將新產(chǎn)品快速應(yīng)用到解決方案中。為了簡化固件開發(fā)，美光 176 層 NAND 提供單流程 (single-pass) 寫算法，使集成更為便捷，從而加快方案上市時間。

創(chuàng)新架構(gòu)，實現(xiàn)出眾的密度和成本優(yōu)勢

隨著摩爾定律逐漸逼近極限，美光在 3D NAND 領(lǐng)域的創(chuàng)新對確保行業(yè)滿足數(shù)據(jù)增長需求至關(guān)重要。為了實現(xiàn)這一目標，美光開創(chuàng)性地結(jié)合了堆棧式替換柵極架構(gòu)、創(chuàng)新的電荷捕獲技術(shù)和 CMOS 陣列下 (CuA)[5] 技術(shù)。美光的 3D NAND 專家團隊利用專有的 CuA 技術(shù)取得了大幅進步，該技術(shù)在芯片的邏輯器件上構(gòu)建了多層堆棧，將更多內(nèi)存集成封裝在更緊湊的空間中，極大縮小了 176 層 NAND 的裸片尺寸，提升了單片晶圓的存儲容量。

同時，美光還將 NAND 單元技術(shù)從傳統(tǒng)的浮動?xùn)艠O過渡到電荷捕獲，提高了未來 NAND 的可擴展性和性能。除了電荷捕獲技術(shù)，美光還采用了替換柵極架構(gòu)，利用其中的高導(dǎo)電性金屬字線[6] 取代硅層，實現(xiàn)了出類拔萃的 3D NAND 性能。采用該技術(shù)后，美光將大幅度降低成本，繼續(xù)領(lǐng)跑業(yè)界。

通過采用這些先進技術(shù)，美光提升了產(chǎn)品耐用度，這將使各種寫入密集型應(yīng)用特別受益，例如航空航天領(lǐng)域的黑匣子以及視頻監(jiān)控錄像等。在移動設(shè)備存儲中，176 層 NAND 的替換柵極架構(gòu)可將混合工作負載性能提高 15%[7]，從而支持超快速邊緣計算、增強型人工智能推理以及圖像顯示細膩的實時多人游戲。

供應(yīng)情況

美光 176 層三層單元 (TLC) 3D NAND 已在美光新加坡晶圓制造工廠量產(chǎn)并向客戶交付，包括通過其 英睿達 (Crucial) 消費級 SSD 產(chǎn)品線。美光將在 2021 日歷年推出基于該技術(shù)的更多新產(chǎn)品。

資源

●   產(chǎn)品頁面： 176 層 NAND 

●   博客： 再次挑戰(zhàn)“不可能” - 美光出貨 176 層 NAND 

●   白皮書： 美光向下一代 3D NAND 替換柵極技術(shù)過渡 

[1]   對比數(shù)據(jù)基于美光大容量浮動?xùn)艠O 96 層 NAND。如對比 128 層替換柵極 NAND，美光 176 層 NAND產(chǎn)品的數(shù)據(jù)讀取和寫入延遲均降低 25% 以上。

[2]   服務(wù)質(zhì)量 (QoS) 特指SSD響應(yīng)時間的穩(wěn)定性和可預(yù)測性。

[3]   與美光96層大容量浮動?xùn)艠ONAND相比，服務(wù)質(zhì)量提升來自于區(qū)塊尺寸及讀取延遲波動的縮減。

[4]   提升數(shù)據(jù)來自與美光前兩代3D NAND (96層NAND和128層NAND) 最大數(shù)據(jù)傳輸速率1,200 MT/s的對比。

[5]   CMOS 即互補金屬氧化物半導(dǎo)體。

[6]   字線連接 NAND 內(nèi)存陣列中每個存儲元件的柵極，用于選擇、編程和擦除 NAND 內(nèi)存陣列中的內(nèi)存單元組。

[7]   該數(shù)據(jù)源自與采用 96 層浮動?xùn)艠O NAND的美光上一代UFS3.1多芯片封裝對比。