Samsung приступила к производству 96-слойной памяти 3D NAND

Пока конкуренты готовятся приступить к производству 96-слойной памяти 3D NAND или только-только завершают разработку подобной памяти, компания Samsung начинает массовый выпуск самых технологически развитых многослойных чипов флеш-памяти. Компания выпустила пресс-релиз, в котором сообщила о запуске в массовое производство 256-Гбит чипов 3D NAND TLC (в терминологии Samsung — V-NAND) пятого поколения.

Память пятого поколения включает как беспрецедентное пока количество слоёв — свыше 90, так и новый интерфейс Toggle DDR 4.0 микросхем памяти. Тем самым скорость обмена между памятью NAND и контроллером выросла на 40 % до 1,4 Гбит/с. Отметим, интерфейс Toggle DDR 3.0 позволял организовать скорость обмена с чипами до 800 Мбит/с. Разница между Toggle DDR 4.0 и Toggle DDR 3.0 больше 40 %, но в Samsung не раскрывают организацию микросхем памяти нового поколения, поэтому оставим этот момент на совести составителя пресс-релиза. Важно то, что в сравнении с 64-слойными предшественниками потребление интерфейса и чипа не увеличилось, поскольку одновременно снижено рабочее питание микросхем с 1,8 В до 1,2 В.

В данном анонсе Samsung следует обратить внимание на тот факт, что компания не обозначает новинки как 96-слойные решения, а только как 90+. Между тем каждый такой чип состоит из двух установленных друг на друга 48-слойных кристаллов 3D NAND. Куда делись недостающие слои? Скорее всего, в месте стыка двух кристаллов происходит разрушение слоёв или компания отключает эти слои в связи с высоким уровнем отказа ячеек в них.

96-слойная 3D NAND может быть составлена из двух 48-слойных кристаллов 3D NAND (International Memory Workshop 2018)

Другой интересный момент в анонсе — это достаточно маленькая ёмкость 90-слойных чипов — всего 256 Гбит. Во-первых, это уменьшает площадь кристалла и позволяет с каждой кремниевой пластины получить больше микросхем. Во-вторых, ячейки памяти получаются достаточно большими по площади и, следовательно, становятся более устойчивыми к износу. Наконец, большая площадь ячеек позволяет улучшить параметры записи и чтения в ячейках. Так, продолжительность операций записи в ячейку в 96-слойной памяти сократилась на 30 % до 500 мкс, а скорость чтения «значительно» улучшила свои параметры и ускорилась до 50 мкс.

Помимо прочего Samsung улучшила технологию производства 3D NAND. Во-первых, за счёт улучшений в процесс депонирования (внесение примесей) при производстве слоёв производительность процесса ускорилась на 30 %. Иначе говоря, выход продукции за единицу времени увеличился почти на треть. Во-вторых, компания смогла на 20 % уменьшить толщину слоёв без возникновения перекрёстных помех. Это означает, что сокращены токовые маршруты, длины которых влияют как на потребление, так и на внутренние процессы по обслуживанию ячеек (по обработке данных внутри памяти).

Несмотря на все достижения, равным которым в индустрии нет, компания Samsung не собирается почивать на лаврах. Вскоре Samsung в пятом поколении 3D NAND обещает представить как 1-Тбит микросхемы памяти, так и память с ячейкой QLC, которая будет хранить четыре бита данных.