Tag: QLC快閃記憶體

NAND快閃記憶體已經從SLC、MLC發展到現在的TLC、QLC快閃記憶體為主的局面，由於技術原理不同，TLC、QLC的性能、壽命及可靠性都是在下滑的，未來還會有PLC快閃記憶體，不過它可能是最不受歡迎的快閃記憶體了。 由於PLC快閃記憶體能夠存儲5個電位，容量比QLC快閃記憶體還要再高出25%，所以幾大快閃記憶體廠商都在積極研發PLC快閃記憶體，但是P/E壽命估計會下降到百位數水平，比如500次以內。 從消費者角度來看，大家並不喜歡PLC快閃記憶體，好消息是業界對PLC快閃記憶體的問世時間也變得保守了，西數預計從QLC到PLC快閃記憶體的過程會變慢，至少2025年之前沒戲，也就是說還要再等4年。 西數認為，PLC快閃記憶體硬碟上市很重要一點還得依賴下一代的SSD主控晶片，由於PLC需要更強的糾錯能力，那主控晶片性能也要更強大，現在使用的ARM Cortex-R8內核跟不上了。 ，支持了64位指令集，最多支持8核心，還支持完整的Linux運行，DRAM緩存容量提升到1TB。 然而R82內核的新一代SSD主控要到2023年到2024年才能問世，而且首發主要用於高性能伺服器、數據中心市場，不會很快就搭配PLC快閃記憶體，所以PLC硬碟還得等。 對玩家來說，PLC玩幾年上市倒不是壞事了，一方面廠商可以繼續優化PLC快閃記憶體及主控的能力，另一方面大家也不用這麼急著就為PLC快閃記憶體糾結了。 來源：快科技

三星公司日前宣布，全球首發ZNS技術的企業級硬碟PM731a系列，容量2TB、4TB，數據壽命號稱延長4倍，但具體的TBW數據沒公布。 PM731a系列硬碟主要特色就是ZNS分區技術，全稱是Zoned Namespace（分區命名空間），它提升SSD硬碟壽命的方式跟以往的技術不同，ZNS可以將SSD的寫入過程進行分組，儲存在SSD內部獨立的空間，這樣很多隨機操作也可以當做順序寫入，減少了SSD的WAF放大係數。 WAF是影響SSD壽命的關鍵指標之一，這是NAND快閃記憶體獨特的寫入原理決定的，WAF越接近1越好（有數據壓縮的時候還可以小於1），但普通SSD使用的時候是大大超過1的，有的能達到3-4甚至更多，意味著你打算在SSD中寫入1GB數據，實際上寫入的數據量是3-4GB，會加速SSD死亡。 三星ZNS硬碟提升使用壽命就是靠ZNS技術接近1的WAF實現的，官方表示壽命能延長4倍，但三星沒有公布具體的TBW數據，畢竟具體延壽要看用戶的使用情況，順序寫入量越多，ZNS的效果就越不明顯。 三星也沒有公布PM731a硬碟的詳細規格，除了2TB、4TB容量之外，其他還有就是雙接口，基於三星128層堆棧的6代V-NAND快閃記憶體，支持NVMe。 至於快閃記憶體類型，三星沒確認是TLC快閃記憶體，但官方稱下一代ZNS硬碟會使用QLC快閃記憶體，那麼PM731a系列應該是TLC沒跑了。 三星ZNS SSD硬碟預計下半年量產，具體時間和價格就沒消息了，等到上市時再來看吧。 來源：快科技

2020年10月，英特爾宣布以90億美元的價格，將旗下NAND快閃記憶體業務出售給SK海力士，震驚業界。 但事實上，與其說是出售，不如說換個方式獨立運營，英特爾並未放棄對於NAND快閃記憶體的投入，仍然持續推進相關產品和技術，去年12月就全球首發了144層堆疊的QLC，以及多款相關產品，涉及消費級、數據中心。 根據規劃，英特爾將在未來幾年內，逐步將NAND快閃記憶體、SSD固態盤的設計、製造、運營轉移到SK海力士旗下，其推動NAND技術創新和對全球客戶的承諾不會改變。 當然，英特爾NAND快閃記憶體不會面面俱到，主要還是關注數據中心領域，兼顧消費級客戶端。 為了讓大家更深入地了解英特爾NAND快閃記憶體技術優勢，堅定對其前景的信心，英特爾近日也特別分享了一些深度資料。 這張「金字塔」結構圖大家應該都很熟悉了，代表著英特爾對於存儲體系的理解，從塔尖到塔底，容量越來越大，延遲越來越高，相鄰級別的容量、性能差都在10倍左右，適合不同冷熱等級的存儲需求。 其中，NAND SSD固態存儲，位於傳統機械硬碟、磁帶冷存儲之上，傲騰SSD之下，是一種高效率的存儲方式。 順帶一提，英特爾傲騰業務並沒有出售。 作為快閃記憶體技術的領導者，英特爾在快閃記憶體技術研發上已有30多年的歷史，尤其是近幾年在QLC上持續發力，是全球第一家出貨數據中心、消費級QLC PCIe SSD的企業。 20世紀80年代中期，英特爾就開始進軍NOR快閃記憶體，最初的製造工藝還是1.5微米，2005年開始轉入應用更廣泛的NAND快閃記憶體，製造工藝起步於65nm，2D時代如今已達1xnm級別，SLC、MLC、TLC、QLC一路走下來，堆疊層數也從32層一直到了144層。 QLC之後就是PLC，每個單元可以保存5個比特的數據，共有多達32種狀態，如何保持數據穩定性、持久性面臨更大的挑戰。在這方面英特爾一直是非常積極的，極為看好其前景，但何時量產應用還沒有明確的時間表。 英特爾3D NAND技術與產品是為高密度、高可靠性而設計的，其中高密度來自不斷增加的3D堆疊層數和陣列下CMOS(CuA)結構設計，高可靠性來自於浮柵單元設計。 先說高密度。英特爾快閃記憶體一直走浮動柵極+陣列下CMOS結構的路線，相比於友商的替換柵極結構，或者說電荷擷取快閃記憶體結構(CTF)，擁有更緊密、對稱的堆棧層，沒有額外單元開銷。 從對比結構圖可以看到，英特爾浮動柵極的Cell單元是均衡的，基本保持一致，更加緊湊，同時單元尺寸也更小，可以堆疊更多層數，而替換柵極會浪費一些空間，影響Cell單元的堆疊效率、密度。 陣列下CMOS，顧名思義就是將CMOS和周邊控制電路放在Cell單元陣列的下方，同樣有利於提高空間利用效率，當然堆疊層數增多之後，CMOS、Cell之間的聯系控制難度也會有所提高。 兩項設計結合，英特爾3D NAND的面存儲密度可以高出最多10％，繼而提高製造效率，每塊晶圓可以切割出更多容量，成本也能得到更好控制。 再說高可靠性。英特爾3D NAND快閃記憶體採用了成熟的垂直浮動柵極單元技術。不同的Cell單元之間是分離的，通過浮動柵極技術存儲電子路徑，好處就是單元與單元的干擾很小，對於漏電、數據保持也更有優勢。 每個單元的電子數量，相比2015年的2D MLC NAND增加了6倍左右，從而大大提高控制力，而龐大的電子數量可以更好地防禦漏電，減輕長時間後的數據丟失問題。 同時，英特爾利用離散電荷存儲節點，具備良好的編程/擦除閾值電壓窗口，可以有效保障存儲單元之間穩定的電荷隔離，以及完整的數據保留。 另外，英特爾幾十年來對於電子物理學有著深厚的研究和積累，已經非常熟練地掌握隧道氧化層工藝。 英特爾強調，半導體工藝中，最復雜的一環其實是刻蝕，因為對著快閃記憶體單元堆疊層數的增加、電子數量的增加，多層刻蝕就像挖一口深井，必須確保垂直下去，所有單元的一致性相當高，否則會造成不同單元性能差別明顯，整體快閃記憶體的密度、可靠性也就不復存在。 打個比方，這種操作就像是在艾菲爾鐵塔上扔下一顆實心球，落地後的偏差程度必須保持在厘米級，目前只有極少幾家可以做到。 SLC、MLC、TLC、QLC等快閃記憶體類型大家都很熟悉了，分別對應一個單元1個、2個、3個、4個比特，會分別形成2種、4種、8種、16種狀態，呈指數級增長。 這種變化會影響一個非常關鍵的指標，那就是讀取窗口，而隨著快閃記憶體單元比特、狀態的增加，讀取窗口越來越小，導致讀取准確性難度加大，一不小心就會分不清到底是1還是0，結果就反應在可靠性上。 看右側，在數據保留性能方面，對比FG浮動柵極、CTF電荷捕獲兩種結構，前者優勢更加明顯，從開始狀態到使用5年之後，電荷損失程度都更小，甚至是5年之後的電荷保留程度，都堪比CTF的最初狀態。 接下來的PLC快閃記憶體，每個單元要存儲5個比特，對應多達32狀態，讀取窗口進一步收窄，因此電荷損失的控制力度就更加至關重要，這也是英特爾快閃記憶體架構的優勢所在。 當然，時至今日很多人依然對QLC有很大的偏見，認為其壽命、可靠性過差，根本不堪大用。這個問題需要理性看待，就像當年大家都瞧不起TLC，現在則成了絕對主流。 由於天然屬性的緣故，QLC的壽命、可靠性指標確實是不如TLC，但這並不意味著它一無是處。 事實上，QLC並非要徹底取代TLC，至少短期內不是，它更適合讀取密集型應用，適合大區塊數據、順序數據操作，比如AI人工智慧、HPC高性能計算、雲存儲、大數據等等。 而在寫入密集型、讀寫混合型工作負載中，TLC自然是更佳選擇，二者是一種相輔相成的關系。 另一方面，QLC快閃記憶體的存儲密度、容量更大，可以大大節省存儲空間，比如使用英特爾QLC快閃記憶體、30.72TB最大容量的D5-P5316 SSD，在1U伺服器內就可以輕松做到1PB的總容量，而如果使用傳統16TB硬碟，則需要三個2U機架空間。 在全力推進QLC的同時，英特爾也會持續堅持TLC，第三季度就會發布新的144層堆疊TLC SSD，企業級的D3-S4520、D3-S4620。 總的來說，英特爾雖然將NAND快閃記憶體業務賣給了SK海力士，但這只是交易層面的，不會影響技術、產品層面。 未來，新公司承諾將持續在NAND快閃記憶體業務上大力投入，保持領先地位，其快閃記憶體產品的用戶、客戶也不必有任何憂慮。這一點，從近半年來不斷分享快閃記憶體技術、持續發布快閃記憶體產品，也可見一斑。 基於英特爾30多年來在快閃記憶體上的投入和積累，同時聯合SK海力士高超的快閃記憶體技術實力，強強聯合的前景也更值得期待。 至於快閃記憶體類型之爭，其實也可以更淡然一些。SLC早已成為江湖傳說，MLC只偏安在工業等特殊領域存在，TLC是當下絕對的主流，QLC的地位會越來越高，PLC也是呼之欲出。 結構屬性決定了快閃記憶體類型演化的同時，可靠性、壽命會有相對削弱，但一方面容量越來越大、單位成本越來越低，這是必然的方向，另一方面輔以各種架構、技術優化，別說滿足日常消費級需求，用在數據中心里也不是什麼事(當然也要看具體的工作負載，非要讓QLC大規模隨機寫入自然是強人所難)。 來源：快科技

做為最早問世的快閃記憶體類型，SLC快閃記憶體在性能、可靠性上是最佳的，P/E擦寫次數在1萬到10萬次之間，遠超MLC、TLC、QLC快閃記憶體。 不過SLC快閃記憶體成本也是最高的，而且容量也不如其他的快閃記憶體類型，所以近年來應用市場越來越狹窄，主流市場已經銷聲匿跡，生產廠商也越來越少。 旺宏電子日前透露，該公司研發的19nm SLC快閃記憶體進展順利，良率極佳，新產品新應用已經進入驗證階段。 旺宏表示，他們的SLC快閃記憶體率先實現了在主晶片處理ECC的創新主張，已成為最佳品質及成本效率典範；19nm SLC NAND也取得 NAND 重要成本優勢，全面進入業界領先製程。 不過旺宏電子並沒有透露SLC快閃記憶體的具體規格及產品信息。 除了SLC快閃記憶體，旺宏也在研發3D快閃記憶體，48層堆棧的3D快閃記憶體已經完成研發，很快會量產，後續則會沖刺192層3D快閃記憶體。 來源：快科技

在全球NAND快閃記憶體市場上，三星份額第一，第二、第三則是東芝及西數，這兩家還是合作研發、生產NAND快閃記憶體的，盡管去年東芝出售快閃記憶體業務期間雙方一度劍拔弩張，還打起了官司，不過兩家公司並沒有分手。今天東芝、西數一起宣布他們位於日本四日市三重縣的Fab 6工廠正式啟用，配套的快閃記憶體研發中心今年3月份已經運轉了，新的研發及生產中心重點就是96層堆棧3D NAND快閃記憶體，QLC快閃記憶體也將是重點，該工廠投產意味著東芝/西數的3D快閃記憶體產能進一步提速。 東芝西數在全球NAND市場上的份額合計超過40%，而主要生產基地就在日本，東芝2017年2月份宣布在日本四日市建設新的快閃記憶體晶圓廠Fab 6，總投資5000億日元，折合約45億美元。在這起投資中，收購了閃迪公司的西數公司盡管與東芝公司因為NAND業務出售一事鬧的不開心，但雙方在晶圓廠投資上並沒有撕破臉，而這次新工廠落成也意味著兩家公司早就相逢一笑泯恩仇了。 除了Fab 6晶圓廠之外，東芝、西數還在工廠附近建設了新的NAND快閃記憶體研發中心，今年3月份已經投入運營了。 東芝、西數的Fab 6工廠本月初就已經開始生產3D NAND快閃記憶體了，重點就是新一代的BiCS 4技術96層堆棧3D快閃記憶體，其中有TLC類型的快閃記憶體，但新一代的QLC快閃記憶體無疑也是Fab 6工廠的重點，在這方面，東芝/西數選擇的BiCS技術路線跟其他家的NAND快閃記憶體都不同，一直以來容量密度都是業界最好水平之一，這次的QLC快閃記憶體核心容量是1.33Tb，比之前美光、英特爾公布的1Tb核心大了33%。 基於1.33Tb核心的QLC快閃記憶體，東芝已經開發出了16核心的單晶片快閃記憶體，一顆快閃記憶體的容量就有2.66TB，大家還記得東芝之前發布的RC100系列硬碟嗎，它使用的就是單晶片封裝，一顆快閃記憶體最大容量才480GB，現在QLC快閃記憶體的幫助下單晶片封裝實現了2.66TB的容量，是之前的5倍多。 東芝、西數的QLC快閃記憶體今年下半年已經陸續出樣，年底可能會有QLC硬碟商業化，不過大規模量產及上市還要等到2019年。 ...

2018年各大NAND廠商都已經大規模量產了64層堆棧的3D NAND快閃記憶體，以TLC快閃記憶體為主，下一代快閃記憶體的堆棧層數要繼續提升50%達到96層級別。三星今天宣布量產第五代V-NAND快閃記憶體，業界首發Toggle DDR 4.0接口，速率達到了1.4Gbps，堆棧層數超過90層。此外，三星還准備推出1Tb核心容量以及QLC結構的V-NAND快閃記憶體。 三星的V-NAND是3D NAND快閃記憶體中的一種，目前主力生產的是第四代V-NAND，堆棧層數64層，現在量產的是第五代V-NAND快閃記憶體，核心容量256Gb並不算高，但是各項指標很強大，它首發支持Toggle DDR 4.0接口，傳輸速度達到了1.4Gbps，相比64層堆棧的V-NAND快閃記憶體提升了40%。 第五代V-NAND快閃記憶體的性能、功耗也進一步優化，工作電壓從1.8V降至1.2V，同時寫入速度也是目前最快的，只有500us，比上一代快閃記憶體提升了30%，讀取信號的響應時間也縮短到了50us。 三星的第五代V-NAND快閃記憶體內部堆棧了超過90層CTF Cell單元，是目前堆棧層數最高的，這些存儲單元通過微通道孔洞連接，每個孔洞只有幾百納米寬，總計包含超過850億個CTF單元，每個單元可以存儲三位數據（這是TLC快閃記憶體）。 此外，第五代V-NAND快閃記憶體在製造工藝上也做了優化，製造生產效率提升了30%，先進的工藝使得每個快閃記憶體單元的高度降低了20%，減少了單位之間的竄擾，提高了數據處理的效率。 除了第五代V-NAND快閃記憶體之外，三星還在擴展V-NAND快閃記憶體，准備推出核心容量高達1Tb的NAND快閃記憶體及QLC類型的快閃記憶體，繼續推動下一代快閃記憶體發展。 三星目前正在加大第五代V-NAND快閃記憶體的量產，以便滿足高密度存儲領域——超算、企業伺服器及移動市場的需求。 ...