2017-07-31
壽命更長、穩定性更高
3D NAND Flash時代來臨!!
文: Matthew Chan / 新聞中心
文章索引: IT要聞 記憶體 半導體

近期 HKEPC 討論區的玩家們,都在推薦採用 3D NAND 的 SSD 產品,究竟 3D NAND 是什麼 ? 相較傳統 2D NAND 優勢何在 ?

 

為提升 NAND Flash 晶片容量,最快捷方法就是縮小電晶體的尺寸,可是 NAND Flash 的制程技術已達至半導體物理極限, 3D NAND 技術成為業界的最新發展方向。傳統 NAND Flash 採用平面設計,而 3D NAND 是以則由原本平鋪的儲存單元所堆疊而成,由傳統單層儲存提升至高達 64 層或是上的儲存堆疊,令儲存容量相較傳統 2D NAND Flash 得以提升。

 

3D NAND

 

3D NAND Flash 已分為三種設計,現時最常見的是 Simple Stack , Bit Line 與 Word Line 同處在同一平面再重覆堆疊,第二種是 Bit Line 與 Word Line 相互垂直,堆疊的層數是往 BL 方向增加,該結構稱為之垂直通道 (Vertical Channel) ,第三種則是依舊 BL 與 WL 相互垂直,不過堆疊的層數是往 WL 方向增加,這個結構稱之為垂直閘極 (Vertical Gate) 。

3D NAND

市場上的 3D NAND Flash 產品,主要採用成熟的 2xnm 制程,透過立體堆疊技術令相同面積下可容納資料,相較 2D NAND 透過升級制程技術以較細的儲存單元實現容量提升, 3D NAND 的優勢相較 2D NAND 制程更成熟、儲存單目較大擁有更佳的電荷輸入更穩定,同時壽命更高、性能較佳, 2xnm 制程的 3D NAND TLC 顆粒的寫入壽命,可媲美 1xnm 制程的 2D NAND MLC 顆粒。

 

隨著 3D NAND 技術的成熟, INTEL 及 ADATA 等大廠已率先將 3D NAND Flash ,其中 ADATA 更已經 80% 以上的 SSD 產品已轉用 3D NAND 技術,當中包括 SU800 、 SU900 、 SX7000 及 SX8000 等主流級型號,相信在接上來的數年,將會有更多 SSD 產品轉用 3D NAND Flash ,令 SSD 容量更高、價格更平易近人。

SX8000

圖為 ADATA SX8000 所採用的 3D NAND Flash

 

傳統 2D NAND 技術由於技術較簡單加上成本相較便宜,仍會在 SSD 市場上一段日子,但現時產量技術已走進 14 ~ 16nm 制桯,要再突破已變得非常困難,要突破 9nm 雖要面對很大阻力,包括壽命、性能及穩定性各方面,因此 3D NAND 將會漸漸成為未來主流,目前大部份 3D NAND Flash 只使用了 32 ~ 48 層堆疊, 64 層已試產成功,更高層數的堆疊技術亦已準備就緒。

 

IDF2011IDF2011

圖為 2011 年 INTEL IDF 大會上首次展示的 3D NAND Prototype 樣本

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