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半导体

美光积极推动TLC 次20纳米DRAM/XPoint或成未来前进路线

美光公司日前召开一次分析师简报会,并借此机会讨论了3D闪存与3D交叉点(即XPoint)内存技术及未来发展规划。

美光方面制定的2016年非易失性内存运营优先策略包括:

推动第一代3D NAND产品,且逐步实现第二代3D NAND量产化。

到2016年秋季将3D闪存产量在NAND闪存代工问题中的占比提升至50%%以上。

3D XPoint正式投放市场。

三维架构

采用32层结构的第一代3D NAND将由美光公司位于新加坡的FAB 10工厂负责生产。该公司认为其第一代3D NAND在成本方面将较当前16纳米平面(即2D)NAND低25%%。TLC(三层单元)3D NAND生产优先级高于MLC(即双层单元),而TLC总体产量将在2017年第一季度超过MLC产品。

美光公司正计划部署其第二代3D NAND,以及在此之后的第三与第四代技术方案。该公司认为第二代3D NAND将把成本在第一代成果的基础上再压低30%%,而FAB 10工厂则将于今年夏季开始生产第二代晶圆。美光方面同时指出,其32层3D NAND的成本结构基本等同于三星公司的48层方案。

分析企业尼古拉斯公司总经理Aaron Rakers指出,美光公司将晶圆逻辑电路排布在32层浮栅结构存储器阵列之下,这意味着其能够利用每片晶圆生产出更多存储位。而根据美光方面的说明,其竞争对手则采用电荷捕获架构,这种方式在此类阵列设计方案中难以排布CMOS逻辑电路。

美光方面并没有提到其第二代3D NAND技术所使用的具体层数。根据我们的了解,目前3D NAND存储密度提升可以通过以下三种方式实现:

将阵列数量由32层提升至48层乃至更高。

降低存储单元尺寸。

在每个存储单元中添加第四bit位(即QLC)。

这次报告也谈到了QLC闪存,但并没有涉及任何明确发展规划。而且正如大家所知,QLC闪存较TLC闪存在使用寿命与速度上皆存在较大下滑,这意味着需要利用控制器功能抵消这些不利因素的影响。

因此如果美光的第二代3D NAND采用尺寸更小的存储单元甚至提高层数结构,那么可以说完全在我们的意料之中。

Rakers同时写道,“美光公司承认其在过去几年当中错过了发展TLC的良好时机,目前其正打算解决这一问题并更为积极地推动发展。”

XPoint

3D XPoint内存拥有一套多代发展路线图。第一代产品的既定思路在于实现技术成果量产化。

到2022年,XPoint的4.4 EB(相当于44亿GB)版本将正式发售。

这份图表显示4.4 EB容量版本的XPoint将于2022年投放主流服务器市场,届时将有近半数二路与四路x86服务器将其作为存储方案。

这份XPoint发展路线图确实在每bit成本、性能以及存储密度方面做出了巨大改进,我们估计其具体实现方式应该源自晶圆尺寸削减以及/或者层数增长。不过图表本身并未对此做出说明,美光公司自身也一直对XPoint的技术细节保持沉默。

未来内存技术

除了XPoint,现有20纳米DRAM芯片亦计划向次20纳米DRAM(即1X纳米--也许在15到16纳米区间,乃至逐步缩小的1Y纳米与1Z纳米范畴)前进,这意味着美光公司在其未来内存技术领域拥有两条前进路线。

其中新型内存A代表DRAM,即在保留能力、速度与耐用性方面拥有突出优势的高性能解决方案,即代表着非易失性内存。

而新型内存B代表则低成本NAND存储方案,其同样拥有非易失特性。

内存应用市场

美光公司认为移动设备将需要利用存储级内存技术优化其性能/功耗水平,同时利用3D NAND乃至16纳米平面闪存提升容量表现。

在SSD PCIe领域,NVMe与SAS将主导高端服务器与存储工作负载领域。下一代系统将采用容量超过1 TB的驱动器方案。美光公司认为配备有SSD的向外扩展服务器将凭借着快速超过2 TB的高容量优势冲击传统存储架构。而在超大规模部署场景内,SATA则将凭借着出色的延迟性能水平占据主导地位。

而在消费级市场领域,SSD将凭借着自身卓越的便携性以及功耗水平成为主流,这意味着SSD普及率则顶住PC需求的一路下跌/平稳逆风实现持续增长(2015年内约有35%%的PC设备采用SSD)。

我们应当会在2016年第二季度迎来2 TB消费级SSD产品,而且第三季度则将带来1 TB单面M.2格式3D NAND SSD。对于超大规模用户,美光公司预计8 TB甚至容量更大的3D NAND SSD将在2016年第四季度出炉。

我们将在2017年第一季度见证3D NAND SSD在企业级市场上的全面推出,其将在性能与容量方面超越现有SAS与PCIe接口方案。

美光公司在2016年秋季将把3D NAND作为其闪存代工体系的主要生产对象,具体时间点在今年9月末到12月末之间。

责任编辑:赵晨


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