NAND閃存走向發(fā)展死胡同？

　　盡管平面浮柵技術(shù)還能夠進(jìn)一步收縮，但工程師們并沒有過多關(guān)注，現(xiàn)在只專注于3D NAND。

　　NAND閃存技術(shù)是東芝在1989年推出的，使得拇指驅(qū)動(dòng)器，SSD和你的智能機(jī)內(nèi)存成為可能，并最終達(dá)到了一個(gè)發(fā)展的死胡同。

　　東芝和其他平面浮柵NAND閃存的主流廠商正在擱置這些工程計(jì)劃轉(zhuǎn)而集中開發(fā)3D NAND，又稱垂直電荷捕獲或浮柵閃存以及其他3D存儲(chǔ)器。

　　負(fù)責(zé)東芝的存儲(chǔ)器業(yè)務(wù)副總裁，Scott Nelson稱平面或2D NAND閃存將持續(xù)售賣，因?yàn)楝F(xiàn)在仍有許多“較低密度”的應(yīng)用程序在用它。但是將它收縮到15nm以下的經(jīng)濟(jì)性可以說是毫無意義可言。

　　“任何的進(jìn)一步收縮尺寸都太有挑戰(zhàn)性，” Nelson表示，“截至目前，依然沒有路線圖指明會(huì)出現(xiàn)另一代浮柵?！?/p>

　　令人意外的是，2D NAND的發(fā)展困境是較為近期的。大約一年前半導(dǎo)體研究公司Objective Analysis首席分析師 Jim Handy在和at Imec半導(dǎo)體研究與開發(fā)副總裁的談話中曾表示“實(shí)現(xiàn)13nm平面NAND一路都會(huì)暢行無阻?！?Imec是半導(dǎo)體企業(yè)研究聯(lián)盟)

　　就在上個(gè)月，Steegen改變了她的看法。

　　“她說NAND制造商放棄了這個(gè)計(jì)劃，而且把他們所有的資源都放在了3D上，” Handy稱，“所以，是的，平面閃存終結(jié)在15nm上?！?/p>

　　東芝發(fā)展伙伴閃迪也曾在訪談中有相同表示。

　　2013年，三星第一個(gè)推出了垂直TLC "V-NAND"——一個(gè)基于電荷捕獲閃存(CTF)技術(shù)并且垂直互聯(lián)處理技術(shù)鏈接到單元陣列的32層單元架構(gòu)。通過使用后者的技術(shù)，三星的3D V-NAND能提供相對其20nm平面NAND閃存兩倍以上的縮放。

　　東芝今年早期推出了15nm NAND閃存用于嵌入式多媒體卡(eMMC)。東芝和閃迪在其開發(fā)更大密度和容量3D技術(shù)的同時(shí)仍將售賣其15nm平面NAND用于較低容量應(yīng)用程序。

　　三星的3D V-NAND芯片性比以前的平面NAND閃存提供2到10倍更高可靠性和2倍寫入性能。

　　美光在NAND閃存開發(fā)方面與英特爾有合作關(guān)系，它的研究與開發(fā)副總裁，Scott DeBoer稱它們的公司計(jì)劃下一步也將集中在2個(gè)新的3D存儲(chǔ)器技術(shù)上。

　　英特爾和美光正在開發(fā)基于一個(gè)浮柵存儲(chǔ)器單元的32層3D NAND閃存;它們近期也推出了一個(gè)電阻式RAM(ReRAM)存儲(chǔ)器也就是最近很熱的3D Xpoint。128Gbit芯片，基于新的3D Xpoint技術(shù)，提供比平面NAND高達(dá)1000倍的性能和恢復(fù)力。英特爾和美光稱其3D NAND將控制在256Gbits (32GB)或384Gbits (48GB)每芯片。

　　3D Xpoint技術(shù)是英特爾和美光創(chuàng)造的一個(gè)新型非易失性存儲(chǔ)器的，依靠材料的電阻變化來實(shí)現(xiàn)非易失性。在存儲(chǔ)單元和選擇器里結(jié)合架構(gòu)和獨(dú)一無二的材料使得3D Xpoint實(shí)現(xiàn)更高密度，性能以及耐久性。

　　美光和英特爾的32層3D NAND旨在降低成本增大容量，而他們的新3D XPoint RAM將取代一些用于高性能應(yīng)用程序的DRAM和NAND閃存，如大數(shù)據(jù)分析。

　　英特爾和美光稱3D XPoint RAM為“1989年以來首個(gè)新型存儲(chǔ)器”，提及了浮柵NAND。

　　那么為什么不用3D XPoint取代3D NAND?生產(chǎn)起來太貴了，英特爾方面稱。因?yàn)樗膬r(jià)格點(diǎn)，3D XPoint存儲(chǔ)器將居于DRAM(更快更貴的存在)和3D NAND(更慢更便宜的存在)之間。

　　再加上近期閃迪進(jìn)入實(shí)驗(yàn)性生產(chǎn)的48層3D NAND芯片。隨著這些非易失性存儲(chǔ)器的涌現(xiàn)，平面NAND無法在規(guī)模上競爭，但是從130nm的尺寸(1989年)，甚至是40nm(2006年)也隔了相當(dāng)長一段時(shí)間。

　　考慮到這一點(diǎn)，人類的一條DNA鏈直徑是2.5納米，一英寸是25,400,000納米。現(xiàn)在想一下主要的NAND閃存存儲(chǔ)器制造商都在大肆生產(chǎn)15nm和16nm大小的NAND。沒有多少空間來進(jìn)一步收縮了。

　　而與此同時(shí)廠商正在收縮平面NAND制程技術(shù)，他們正在逐漸增加存儲(chǔ)器單個(gè)晶體管或單元的數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)數(shù)量。從SLC NAND到MLC NAND，再到TLC NAND。

　　問題是隨著晶體收縮，比特?cái)?shù)增加，表現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的電子從一個(gè)單元泄漏到另一個(gè)里還有了數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。這意味著我們需要更多的糾錯(cuò)編碼(ECC)來維持存儲(chǔ)器的可靠性。這一點(diǎn)也已經(jīng)變得越來越困難了。

　　結(jié)果：不再繼續(xù)制造尺寸更小更密集的存儲(chǔ)器，廠商開始制造垂直NAND類似微型摩天大樓——采用電荷捕獲技術(shù)的微小NAND向上堆疊層。

　　東芝和閃迪的BiCS 3D垂直NAND便是如此。

　　“3D NAND有力地回應(yīng)了未來相當(dāng)長一段時(shí)間的可預(yù)見性縮放比例，”閃迪的存儲(chǔ)器技術(shù)執(zhí)行副總裁Siva Sivaram表示，而對于縮放平面NAND,則稱每年大約增加兩倍容量。

　　一個(gè)1Tbit芯片，外推到一個(gè)SD卡的容量，這將意味著一個(gè)產(chǎn)品擁有能存儲(chǔ)800GB到1TB容量到半個(gè)郵票大小對象中的能力。

　　東芝和SanDisk現(xiàn)在都很篤定3D NAND的未來，它們正在日本三重縣翻新重建一個(gè)更大的晶圓廠專注生產(chǎn)3D NAND閃存芯片。該工廠將于明年竣工，第二季度開始大規(guī)模生產(chǎn)，Sivaram如是說。

　　“我們的重點(diǎn)，現(xiàn)在是3D NAND，”Sivaram表示。“我們沒有做其他的2D產(chǎn)品。”