第八代BiCS FLASH厲害在哪里？

第八代BiCS FLASH已然投入量產(chǎn)，意味著基于BiCS FLASH的產(chǎn)品也將得到新一輪升級。全新的BiCS FLASH無論在存儲密度、性能都有了顯著提升，特別是2Tb QLC NAND是當(dāng)下業(yè)界內(nèi)最大容量的存儲器。

為了讓第八代BiCS FLASH突破存儲限制，鎧俠通過專有工藝和創(chuàng)新架構(gòu)，實現(xiàn)了存儲芯片的縱向和橫向縮放平衡，所開發(fā)的CBA（CMOS directly Bonded to Array，外圍電路直接鍵合到存儲陣列）和3.6Gbps接口速度，給AI應(yīng)用、數(shù)據(jù)中心、移動設(shè)備提供了更多潛在可能。

技術(shù)永遠(yuǎn)不是一蹴而就，在第八代BiCS FLASH突破限制背后是鎧俠對技術(shù)的不斷創(chuàng)新和積累，在第八代BiCS FLASH已經(jīng)發(fā)布的此刻，不妨讓我們一起看看第八代BiCS FLASH厲害在哪里。

擺脫高層數(shù)的桎梏

多芯片制造商宣傳的工藝制程，不再代表晶體管之間的實際距離類似，NAND堆疊的層數(shù)其實也不再是唯一影響存儲容量與占用空間之間的關(guān)系。在單位空間內(nèi)想盡辦法裝入更多的存儲單元，打造高密度的存儲設(shè)備，提升存儲密度才是最終的目的。

在閃存技術(shù)由2D轉(zhuǎn)向3D的過程中，鎧俠深刻感受了這一點，雖然通過布線的微細(xì)化，提高了每枚硅模的存儲容量和存儲密度，但當(dāng)布線寬度達(dá)到15nm的時候，設(shè)計團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)微觀世界下，更多問題浮出水面，比如各層晶圓制作需要更薄，而且進(jìn)行堆疊會使得晶圓高度有所增高，而為了形成存儲單元，則需要加工出極深且極細(xì)的孔，這就不可避免的需要導(dǎo)入最先進(jìn)的設(shè)備，而這將花費龐大的成本。

因此單純的提升堆疊層數(shù)可以在一定程度上解決存儲密度的問題，但不是提升存儲密度的唯一解，在成本可控的前提下實現(xiàn)高密度、高性能存儲成了重要的問題之一，對存儲通孔深度、平面方向設(shè)計、工藝等各種要素進(jìn)行優(yōu)化，橫向壓縮密度，進(jìn)而開發(fā)出成本與性能都能達(dá)到平衡的產(chǎn)品。218層的第八代BiCS FLASH正是在這樣的前提下誕生的。

第八代BiCS FLASH所采用的CBA（CMOS directly Bonded to Array）

兩片晶圓，合二為一

第八代BiCS FLASH首先遇到的問題是CMOS電路和存儲單元的晶圓需要不同的溫度進(jìn)行處理，CMOS在高溫處理中會遇到晶體管特性惡化的問題，而存儲單元制造則需要高溫處理來實現(xiàn)對應(yīng)的特性。如何處理CMOS和存儲單元不同溫度的需求，工程師給出的最終解決方案便是CBA（CMOS directly Bonded to Array）架構(gòu)。

CBA與以往單個晶圓制造CMOS邏輯電路與存儲單元完全不同，而是分成了兩片分別制造，然后再進(jìn)行翻轉(zhuǎn)后貼在一起，從而實現(xiàn)不同工藝都可以發(fā)揮更大優(yōu)勢，也可以進(jìn)一步壓縮生產(chǎn)時間。

但兩片晶圓貼合不是一件容易的事情，為了確保閃存的可靠性，必須以極高的精度進(jìn)行對位，如果將300mm直徑的晶圓貼合，精度需要維持在0.003mm以內(nèi)，否則會導(dǎo)致NAND FLASH無法工作，或者壽命與可靠性降低。

第八代BiCS FLASH的300mm晶圓

因此在晶圓貼合的時候，晶圓表面需要高強(qiáng)度的平坦化處理，得益于累計的經(jīng)驗，鎧俠已經(jīng)能夠很好的實現(xiàn)這一點。與此同時，在存儲密度上，第八代BiCS FLASH有了顯著提升，即便在NAND層數(shù)低于友商的前提下，仍然可以讓存儲密度高出對手大約15%到20%。

第八代BiCS FLASH的電?顯微掃描成像圖圖中的粉色線表示貼合面，上部為存儲單元陣列，下部為CMOS電路

得益于邏輯電路和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，第八代BiCS FLASH在提升存儲密度的同事，性能也有所提升，包括寫入性能提高了20%，讀取速度提高了10%，耗電量減少了30%（寫入時），接口速度達(dá)到了3.6 Gbps，接口速度表現(xiàn)上也優(yōu)于同級別產(chǎn)品，從而帶動最終產(chǎn)品性能提升，比如SSD、UFS存儲器等等。

由于在第八代BiCS FLASH中導(dǎo)入了CBA架構(gòu)而使千兆位密度得到了大幅度的提高

為AI提供更多可能

第八代BiCS FLASH推出的同時，基于第八代BiCS FLASH的QLC存儲器也已經(jīng)開始送樣，鎧俠通過QLC技術(shù)打造了目前業(yè)界最大容量的2Tb規(guī)格，這意味著當(dāng)一個封裝內(nèi)堆疊16個Die的時候，就能做到單個存儲芯片實現(xiàn)業(yè)界領(lǐng)先的4TB容量，2個存儲芯片就可以實現(xiàn)16TB容量。

同時，存儲芯片也使用了更為緊湊的封裝設(shè)計，尺寸僅為11.5 x 13.5 mm，高度為1.5 mm，可以更好的節(jié)省機(jī)器的內(nèi)部空間。特別對于輕薄型筆記本而言，只需要1個M.2 2280接口，配合單面的消費級SSD設(shè)計，就可以實現(xiàn)16TB的存儲空間，裝載更多大模型、視頻素材、3A游戲變得輕而易舉。

同樣如果應(yīng)用到諸如手機(jī)的移動端中，在相同的物理空間內(nèi)，OEM和ODM也有機(jī)會裝入更大容量的存儲，讓智能手機(jī)跨入2TB以上的存儲空間變得更為簡單。相比現(xiàn)在主流的第五代BiCS FLASH QLC產(chǎn)品，第八代BiCS FLASH 2Tb QLC的存儲密度提升了約2.3倍，寫入性能提高了約70%。

服務(wù)器與數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域更是第八代BiCS FLASH 2Tb QLC發(fā)揮價值的地方。隨著人工智能AI推動密集型數(shù)據(jù)運(yùn)算，迫使HBM（高頻寬內(nèi)存）在數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器上的應(yīng)用不斷深入，但是其耗電量極高。因此，市場對低耗電量的小型、輕量型SSD的需求越來越大。第八代BiCS FLASH 2Tb QLC可以做到單個企業(yè)級SSD就能實現(xiàn)現(xiàn)有產(chǎn)品無法企及的大容量，并且耗電量更小、更輕量化，進(jìn)而促使HDD向SSD升級的速度。

第八代BiCS FLASH的目標(biāo)是應(yīng)用于更為廣泛的用途，包括與越來越多被PC所采用的PCIe 5.0兼容的SSD，以及面向智能手機(jī)的存儲設(shè)備、數(shù)據(jù)中心SSD、企業(yè)級SSD以及車規(guī)級存儲設(shè)備，相信不久的將來，基于第八代BiCS FLASH的產(chǎn)品將會越來越多，鎧俠將與合作伙伴們一起，為存儲創(chuàng)造全新的價值。