自3D NAND Flash工艺诞生以来,各大存储厂商之间一直进行着堆叠“大战”。近日,三星电子宣布,已经开始批量生产第五代V-NAND 3D堆叠闪存,同时拥有超大容量和超高速度,欲打破各厂商3D NAND 64层竞争的平衡。
3D NAND是通过把存储单元堆叠在一起的方式,来解决2D NAND闪存带来的限制。通俗地讲,2D NAND到3D NAND就像平房到高楼大厦,且理论上3D NAND可以无限堆叠,但由于技术和材料限制,目前大多数厂商(东芝、SK海力士、美光/Intel)的3D NAND技术都限于64层。
有分析人士指出,三星此次宣布量产96层3D NAND产品(单Die 32GB容量),必然会打破各厂商在64层竞争的平衡。接下来,其他厂商必然鼎力跟进,东芝在今年3月上海慕尼黑电子展期间就公布已经具备生产96层3D NAND的能力;2017年,SK海力士也已宣布其72层堆叠技术走向量产;美光/Intel虽是量产3D NAND最晚的厂商,但其追赶的速度已超预期,64层3D NAND技术已然成熟。
记者获悉,三星第五代V-NAND内部集成了超过850亿个3D TLC CTF闪存存储单元,每单元可保存3比特数据,单Die容量达256Gb(32GB),且在业界首次采用Toggle DDR 4.0接口,传输速率提升至1.4Gbps,与前代64层堆栈的V-NAND闪存相比提升了40%。数据写入延迟仅为500微秒,比上代提升30%,而读取信号响应时间也大幅缩短到50微秒。
相比上一代技术,新一代V-NAND在结构上有何创新?据了解,三星新一代96层堆叠设计,在结构上呈金字塔状,中间有微小孔,这些小孔用作通道,尺度仅有几百微米宽。据悉,这种制造方法包括了许多先进技术,比如电路设计、新工艺技术等。三星对外称,V-NAND的改进让每个存储层的厚度已经削薄了20%,并使其生产效率提高了30%以上。
目前,三星正在全力扩大第五代V-NAND 3D堆叠闪存的生产线以增加产量。亦有消息称,三星正在计划开发1TB(128GB)容量的QLC V-NAND闪存颗粒,来降低超大容量的SSD产品售价,以满足服务器、超算等高密度存储领域需求。
事实上,三星领先业界发布96层3D NAND并不意外,三星从最初的3D NAND开始量产就领先行业两年左右,其每年用于3D NAND的投资金额更是业内领先。据Chosun Ilbo报道,有韩国产业链的消息人士透露,三星今年投资在NAND Flash闪存上的资本支出预计是64亿美元,2019年更是会提高到90亿美元。这些投入首先是用于提高3D闪存的产能,包括位于平泽市和中国西安市的工厂,其次是先进技术。
不过,有业界人士对闪存表现出“产能过剩”的担忧。IC Insights就分析指出,三星释放信号仅是个开端,未来几年,SK海力士、美光、Intel、东芝、西数/闪迪、长江存储/武汉新芯等都表态在未来扩充闪存产能,由此可能会出现“供过于求”的产能风险。至于将来谁能够在新一轮的竞争中胜出,还得看企业的综合实力。
我们知道,在半导体产品中,存储器所占比重达到20%以上,是最为重要的半导体产品类型之一。目前,全球闪存市场份额几乎被三星、海力士、东芝和美光/Intel瓜分完毕。在全球NAND Flash市场高度垄断且全面开启堆叠技术“军备竞赛”的前提下,国内长江存储/武汉新芯若想突破重围,可能还有很长一段路要走。不过有分析指出,中国大陆2019年有望实现32层3D NAND的量产,不仅打破了国产闪存“零”的局限,更有可能在不久的将来参与到世界一线厂商的竞争中去。
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