業(yè)界首發(fā)，美光232層NAND，開啟存儲技術創(chuàng)新浪潮

如何開發(fā)出尺寸更小、速度更快、功耗更少、成本更低，同時容量更大的閃存產品，這是美光研發(fā)工程師每天都要應對的挑戰(zhàn)。隨著各國對數(shù)字化轉型和云遷移的重視，世界對存儲容量和性能的要求越來越大。美光正在迎接這一創(chuàng)新變局。這些變化體現(xiàn)在異構計算、邊緣計算、數(shù)據(jù)中心、金融系統(tǒng)實時大數(shù)據(jù)更新，以及移動設備、消費電子、汽車信息娛樂系統(tǒng)帶來智能化沉浸式體驗。美光232層NAND技術為這些高性能存儲應用環(huán)境提供了可能。


優(yōu)秀的架構，高效優(yōu)化存儲顆粒的使用空間和密度

美光推出的全球首款232層NAND基于CuA架構，通過增加NAND數(shù)據(jù)單元陣列堆疊層數(shù)，增加每平方毫米晶圓上的比特數(shù)，使每顆芯片僅需極小的尺寸就可存儲高達1Tb的容量，使每顆裸片僅需極小的尺寸就可存儲高達1Tb的容量，這就意味著232層NAND的比特密度比上一代 176層NAND高出45% 以上，通過進一步的技術創(chuàng)新，美光再次提高了存儲密度，降低了單位存儲成本。
美光232 層NAND 緊湊的外形規(guī)格便于客戶進行靈活設計， 是全球首款六平面 TLC 量產 NAND。與其他 TLC 閃存相比，該產品在每顆裸片上擁有最多的平面數(shù)量，且每個平面都具有獨立的數(shù)據(jù)讀取能力，實現(xiàn)了超越歷代產品的每平方毫米最高的 TLC 密度(14.6 Gb/mm2)。其面密度比當今市場上的TLC競品高35%到100%。密度的增加進一步改善了封裝規(guī)格，全新的11.5mm x 13.5mm封裝尺寸較前幾代小28%。這些突破使其成為目前市場上尺寸最小的高密度NAND，其小體積高密度的特性，高效利用了電路板空間，適用于各類部署。

 
 美光的六平面架構以及高 I/O 速度和低讀寫延遲，可實現(xiàn)在多種配置中提供一流的數(shù)據(jù)傳輸能力。該結構可確保減少寫入和讀取命令沖突，推動系統(tǒng)級服務質量的提升。

美光232層NAND具有璀璨業(yè)界的NAND輸入/輸出 ( I/O )速度（每秒2.4 GB），可滿足低延遲和高吞吐量的需求，適用于人工智能和機器學習、非結構化數(shù)據(jù)庫和實時分析，以及云計算等數(shù)據(jù)密集型工作負載。該 I/O 速度比美光在176層節(jié)點上所支持的最高速度還要快50%。相比上一代產品，美光 232 層 NAND 的每顆裸片寫入帶寬提升至高100%，讀取帶寬提升至少 75%。這些優(yōu)勢提升了SSD和嵌入式NAND解決方案的性能和能效。



美光232層NAND是首款支持NV-LPDDR4的量產技術。NV-LPDDR4是一種低壓接口，與此前的I/O接口相比，每比特傳輸能耗可降低至少30%。因此，232層NAND解決方案可實現(xiàn)高性能與低功耗平衡，是移動應用以及數(shù)據(jù)中心和智能邊緣領域部署的理想之選。此外，該接口還可向后兼容，支持傳統(tǒng)控制器和系統(tǒng)。

嚴苛的工藝離不開高效的團隊

在3D NAND 閃存中增加更多堆疊層數(shù)看似輕而易舉，實則并非如此。NAND的制造工藝非常復雜，往往需要數(shù)百道獨立工藝流程才能將原始晶圓加工成合適的裸片或芯片。
增加堆疊層數(shù)最大的困難也許是確保堆疊從上而下的統(tǒng)一性，這對于正確對齊所有的層和連接柱是必不可少的。我們試舉兩個曾遇到的挑戰(zhàn)：
● 垂直字線層之間的距離縮短增加了存儲單元間的電容耦合，這個問題需要解決。
● 隨著堆疊層數(shù)的增加，硅柱刻蝕功能的工藝難度急劇上升。
美光使用高度先進的蝕刻和圖案化工藝來創(chuàng)建高深寬比結構，并通過高效的替換柵極工藝來提升性能。
3D NAND采用垂直結構堆疊存儲單元，因此任一單元的缺陷都會影響單元串的性能。高深寬比刻蝕對精度要求極高，因此需要采用先進的污染控制方法以降低殘次率，同時提高電子遷移速度和導電性，以解決傳輸速度下降的問題。
應對這些挑戰(zhàn)需要團隊間緊密協(xié)作，包括設計、技術開發(fā)、系統(tǒng)啟動、晶圓制造、測試和封裝以及許多其他職能部門的支持，因此優(yōu)化跨職能團隊協(xié)作是影響復雜解決方案成敗的關鍵。

從設計與技術協(xié)同優(yōu)化的角度出發(fā)，理解工藝效果，并調整設計以使產品性能更加穩(wěn)健十分重要。例如3D NAND需要控制器進行先進的數(shù)據(jù)管理和糾錯，以增加編程周期。精準的平面規(guī)劃和建模同樣非常重要，因為要確保不會因工藝偏差而影響電氣參數(shù)和熱參數(shù)。

“盡管美光擁有豐富的內部專業(yè)知識來推動這一技術創(chuàng)新，我們還是與機臺廠商、材料生產商和其他供應商密切合作，開發(fā)解決方案，以精確構建極端幾何形狀的內存單元?！?

新一波存儲技術創(chuàng)新浪潮已到來

美光位于新加坡的NAND卓越中心因其在智能制造領域的優(yōu)秀運營能力而被世界經濟論壇列入其全球燈塔工廠網絡。美光232層NAND已在其新加坡晶圓廠實現(xiàn)量產，并首先以組件形式通過英睿達（Crucial）SSD 消費類產品線向客戶出貨。其他搭載這項技術的產品將于今年晚些時候上市。
先進的AI工具、智能控制系統(tǒng)和預測能力使美光能夠加速產品開發(fā)，強化產品質量，更快提升良率，縮短產品上市周期。更大容量、更高密度、更少能耗與更低單位存儲成本將更好地支持數(shù)據(jù)中心、智能邊緣、汽車應用所需的先進解決方案和實時服務，在移動設備、消費電子產品和PC上更好地實現(xiàn)快速響應和沉浸式體驗。
憑借 232 層 3D NAND ，美光再一次提升了NAND技術的業(yè)界基準，降低了3D閃存每比特成本，確保了企業(yè)級SSD的數(shù)據(jù)安全性、速度穩(wěn)定性和長期耐用性，提升了數(shù)據(jù)處理效率和傳輸流暢性，為5G時代下對創(chuàng)新存儲技術的高密度、高容量、低延遲需求，兼收并蓄、推陳出新，掀起新一波存儲技術創(chuàng)新浪潮。