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铠侠为何看淡3D XPoint存储器前景,并坚信闪存将继续主导市场?铠侠(原东芝存储)开发的新型Twin BiCS FLASH闪存,有着怎样的特点

admin admin 发表于2022-07-24 14:43:14 浏览123 评论0

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3D 堆叠式存储单元的工作方式与闪存有所不同,但铠侠(原东芝存储器)对 3D XPoint 之类的堆叠类存储方案的前景并不看好,随着 3D 堆叠层数的增加,但若层数增加到 NAND 闪存一样多(以 64 层 SCM 为例),铠侠(原东芝存储)开发的新型Twin BiCS FLASH闪存,层数的增加会带来更高的复杂性,铠侠当前的 BiCS 闪存技术,东芝闪存卡东芝作为国际闪存大厂。

铠侠为何看淡3D XPoint存储器前景,并坚信闪存将继续主导市场

未来十年,存储市场仍将继续追求存储的密度、速度和需求的平衡点。

尽管各个厂家的技术侧重点不尽相同,但铠侠(原东芝存储器)对 3D XPoint 之类的堆叠类存储方案的前景并不看好。

在今年的国际电子设备会议(IEDM)上,该公司宣布了 BiCS 闪存系列和即将推出的 XL-Flash 技术,并且附上了一份展现未来愿景的幻灯片。

【题图 via AnandTech】


动态随机存储器(DRAM)、闪存(Flash)和“存储级内存”(SCM),是当前市面上的三大发展方向,铠侠也对英特尔和美光的 3D XPoint 长期愿景进行了展望。

过去几十年,闪存的浮栅和电荷陷阱技术,已经历多次变化。新开发的存储器,其状态取决于单元中介质的电阻或自旋,而不是电压。

传统上很容易将每个单元视作不同值的“0”或“1”。但随着材料类型的发展,每个单元已能够容纳更多的状态(SLC、MLC、TLC、QLC 等)。

此举能够轻松获得倍增的容量,但也对检测电路的精准度提出了更高的要求,通常可增加单元大小、或降低总体密度来实现。

铠侠当前的 BiCS 闪存技术,依赖于在塔中堆叠多层浮栅单元,然后在 xy 方向重复该设计以增加容量。目前,该公司已大量推出 TLC 和 QLC 产品,并希望打造面向特殊应用的每单元 5 比特位产品。-存储器

BiCs 系列产品的设计层数也在不断增加,从 32 层增加到 48 层,再到 64 层和 96 层,预计将来会增加 128 层以上。与其它方法相比,层数的添加,还是相对更加容易的。

此外,铠侠还在开发一种名叫 XL-Flash 的新型闪存。传统闪存以“页面”和“块”的方式工作,而存储类内存以“比特位”的方式工作。

这意味着,尽管 DRAM 可访问每个比特位并对其进行修改,但在闪存中,这意味着任何写操作都需要一次写入整个页面,写入的损耗也成倍更大。

3D 堆叠式存储单元的工作方式与闪存有所不同,以 3D XPoint 为例,其使用相变材料来改变存储单元的电阻,并可以通过电子选择器开关进行访问。

通过交替改变字线和位线的方向来构建存储器,以保留 SCM 的比特位可寻址特性。如需堆叠更多的层数,也只需添加额外的字线和位线,以及其间的单元。

即便如此,铠侠仍不看好 3D XPoint 的前景。首先是相对于层数的每比特位成本,层数的增加会带来更高的复杂性,控制电路会损失一部分面积,产能损失的影响也更大。

相比之下,3D NAND 技术要成熟得多,市面上已大量上市 90 多层的产品,且无人否认层数堆叠是一种行之有效的方法,因其面积上的损失几乎为零、产量的损失也极低。

在制造过程中,3D NAND 的某些蚀刻和填充步骤,可一次覆盖很多层。相比之下,3D 堆叠 SCM 技术,仍未充分扩展到单层设备之外的市场。

铠侠数据显示,尽管其 BiCS 闪存在经过 10 层时会降低到每比特成本的渐近值,但与单层方案相比,3D 堆栈 SCM 最多只能将 4-5 的成本降低到每比特成本的 60%(之后就开始飙升)。

原因是后者未能受益于数十年改进的复杂工艺,导致每层的成本增加、面积的损失、以及产量的下跌。为构建 3D 堆栈存储器,这是一个艰苦的过程。每多一步骤,良率也就更低。

如上方公式所示:其中 n 为层数,Cf 为公共层的成本,Cv 是每增加一层的成本,A 是添加一层造成的面积损失,Y 是单层的产量损失。

有鉴于此,铠侠在会议上指出,在 3D SCM 的情况下,12 层左右的每比特位成本还是相当的。但若层数增加到 NAND 闪存一样多(以 64 层 SCM 为例),单层每比特位成本就暴增到 50 倍了。-闪存

即便强力推动对 3D 堆叠式 SCM 的支持,当今 4 层以上的堆叠预测成本也已经过高,且未考虑到潜在发展的这项技术在未来的变数。

综上所述,SCM 确实可在内存领域提供超大的数据池,每 GB 成本较 DRAM 低很多。但长期看来,在未来很长一段时间内,闪存仍将在行业内占主导地位。

铠侠(原东芝存储)开发的新型Twin BiCS FLASH闪存,有着怎样的特点

铠侠(Kioxia)宣布,其已开发出一种名叫“Twin BiCS FLASH”的新式半圆形 3D 存储单元结构。

与传统循环设计的电荷陷阱单元相比,铠侠首创的这种半圆形 3D 浮栅单元结构,具有更大的编程 / 擦除窗口和斜率,且单元尺寸做到了更小。

展望未来,这种设计有望在超越 4-bit(QLC)的存储装置中发挥巨大作用 —— 减少堆栈层数、或提供更高的存储密度。

(题图 via Kitguru)

在本月早些时候于旧金山举办的 IEEE 国际电子设备会议上,铠侠宣布了这项新技术。近年来,随着 3D 堆叠层数的增加,厂商得以通过更低的成本来实现更高的位密度。

然而在层数超过 100 之后,工艺的复杂程度也迅速提升,对产品的良率和一致性提出了更大的挑战。为了克服这些问题,铠侠提出了全新的半圆形单元设计。

其在传统圆形单元的基础上,对栅电极进行了分割,从而减少单元的尺寸,以实现在较少单元层数的情况下,带来高密度的存储。

铠侠称,半圆形浮栅(FG)单元具有出色的编程 / 可擦写特性,有望获得紧密的 QLC Vt 分布和较小的单元尺寸。

作为行业向前发展、追求更高比特密度的一个可行选项,该公司将继续致力于 Twin BiCS FLASH 的研发,并将之投入实际应用。

手机内存卡哪个牌子的比较好

目前国际闪存价格大幅下降,目前手机存储卡的价格非常便宜,但手机内置闪存的价格依然比较高,所以为手机选择一款合适的存储卡拓展手机存储容量还是很划算的。一般选择内存卡尽量选择内存卡大厂的产品,像三星、闪迪、东芝、雷克沙等,一般都是采用原厂闪存颗粒,品质比较有保障,毕竟存储卡有价,但数据无价。另外可以根据自己的实际需求和预算,选择相应速度和容量的内存卡。下面简单推荐几款内存卡。-存储器

三星内存卡

三星作为全球最大的内存和闪存企业,三星存储卡的质量和性能表现也是非常出色的,如果对于内存卡的性能和品质要求较高可以首选三星。目前三星EVO Plus 64G和128G内存卡,都达到了u3标准,64G读写速度为100MB/s和60MB/s,而128G读写速度分别为100MB/s和90MB/s。目前三星32G、64G和128G EVO Plus u3 tf卡价格分别为54.9、69.9和125元,价格相对较高。-闪存

闪迪内存卡

闪迪是全球知名闪存卡大厂,拥有自己的闪存芯片工厂,闪迪内存卡质量还是不错的。闪迪 A1 tf卡最高读取速度可达98MB/s,但写入速度相对较低。闪迪内存卡32g/64g/128g价格分别为28.5/54.9/105,性价比较高。-存储器

东芝闪存卡

东芝作为国际闪存大厂,东芝TF卡都是采用原厂颗粒,存储性能、稳定性和质量表现都非常好。东芝M203 TF卡采用了u1标准,最高读取速度达100MB/s,最高写入速度48MB/s,存储性能表现还是很不错的,价格方面32g/64g/128g价格分别为27.9/52.9/103.9,价格略低于闪迪。-闪存

雷克沙闪存卡

雷克沙闪存卡知名度虽然不如三星、闪迪等品牌大,但由于母公司是大名鼎鼎的镁光,所以雷克沙闪存卡的品质还是不错的。雷克沙633x A1 tf卡最高读写速度为95MB/s和30MB/s,写入速度略低一些。,价格方面32g/64g/128g价格分别为26.9/52.9/99元,是大厂tf卡中价格最低的。-存储器

选择内存卡尽量选择三星、闪迪、东芝、雷克沙等大厂的产品,大厂产品质量和安全性更高,毕竟内存卡有价,但数据无价。而具体的选择更多的还是要根据自己的实际需求和预算来决定。