По мере того, как борьба за лидерство в сфере HBM обостряется, конкуренция на рынке NAND также возрастает. Компания SK hynix приступила к разработке 400-слойной флеш-памяти NAND для обеспечения более высокой плотности хранения данных, планируя запустить технологию в массовое производство к концу 2025 года.

Источник изображения: SK hynix

Согласно сообщению аналитического издания TrendForce со ссылкой на отчёт корейского издания etnews, SK hynix в настоящее время уже сотрудничает с партнёрами и поставщиками оборудования, связи с которыми необходимы для разработки технологических процессов для производства NAND с более чем 400 слоями с помощью гибридной технологии соединения «пластина-к-пластине» (W2W). Увеличение числа слоёв должно улучшить производительность и энергоэффективность NAND-памяти, что, по мнению специалистов, положительно скажется на характеристиках устройств, её использующих.

Ранее компания использовала метод Peripheral Under Cell (PUC) и помещала управляющую логику под ячейки NAND, но с увеличением числа слоёв возникли проблемы с повреждением периферийных схем из-за высокого тепла и давления. Новый же метод предполагает изготовление ячеек и управляющих схем на отдельных пластинах с последующим их соединением, что должно привести к беспроблемному увеличению числа слоёв NAND.

Но не только SK hynix занимается исследованиями и разработкой в области наращивания количества слоёв NAND-памяти. Ранее Samsung подтвердила, что начала серийный выпуск 1-терабитной трёхуровневой ячейки (TLC) 9-го поколения NAND (V-NAND), с числом слоёв, достигающим 290, поставив цель увеличения количества уровней V-NAND до 1000 к 2030 году. В свою очередь американская компания Micron Technology анонсировала клиентский SSD 2650, который стал первым продуктом, построенным на 276-уровневой 3D NAND. А японский производитель микросхем памяти Kioxia после успешного увеличения количества уровней 3D NAND до 218 в 2023 году заявил о возможности достижения 1000 уровней к 2027 году.

Компания Micron представила 276-слойные чипы флеш-памяти 3D TLC NAND девятого поколения (Micron G9 NAND), а также серию твердотельных накопителей Micron 2650 стандарта PCIe 4.0 на их основе. Последние будут выпускаться в форматах M.2 2230, 2242 и 2280, предлагая объёмы 256 и 512 Гбайт, а также 1 Тбайт.

Источник изображений: Micron

По словам Micron, запросы её клиентов стали основной причиной разработки новых чипов флеш-памяти. Цель состояла в том, чтобы создать 1-Тбит кристалл, который поместится в упаковку BGA размером 11,5 × 13,5 мм, при этом будет обладать пропускной способностью 3,6 Гбит/с и иметь на 44 % более высокую битовую плотностью по сравнению с её решениями предыдущих поколений.

Источник изображения: Blocks and Files

Micron заявляет, что новые накопители на базе её 276-слойных чипов флеш-памяти со скоростью 3,6 Гбит/с на канал обеспечивают лучшую производительность в классе. Micron G9 NAND обладает до 99 % более высокой пропускной способностью записи и на 88 % более высокой пропускной способностью чтения на кристалл, чем доступные в настоящее время конкурирующие решения NAND от SK hynix, Solidigm, Kioxia, Western Digital и Samsung. Кроме того, плотность Micron G9 NAND до 73 % выше, а их размер на 28 % меньше, чем решения конкурентов.

Для накопителя Micron 2650 объёмом 256 Гбайт компания заявляет скорость последовательного чтения на уровне 5000 Мбайт/с и последовательной записи в 2500 Мбайт/с, а также производительность в операциях случайного чтения и записи на уровне 370 тыс. и 500 IOPS. Для модели объёмом 512 Гбайт указываются скорости последовательного чтения и записи на уровне 7000 и 4800 Мбайт/с и производительность в случайных операциях чтения и записи на уровне 740 тыс. и 1 млн IOPS. Для версии SSD объёмом 1 Тбайт заявлены скорости последовательного чтения и записи соответственно на уровне 7000 и 6000 Мбайт/с, а также производительность в операциях случайного чтения и записи на уровне 1 млн IOPS.

По словам Micron, её новинки обеспечивают до 38 % более высокую производительность в тесте PCMark 10, в среднем на 36 % более высокую пропускную способность и на 40 % быстрее обращаются к данным.

Компания отмечает, что новые чипы 276-слойные чипы флеш-памяти 3D TLC NAND уже доступны в накопителях Micron 2650 для OEM-партнёров, а также проходят тестирование для потребительских SSD и продуктов её собственного бренда Crucial.

Производители твердотельной памяти увеличивают плотность хранения информации как за счёт увеличения количества бит на одну ячейку, так и за счёт увеличения количества слоёв в микросхеме. Kioxia в этом отношении продвинулась до 218 слоёв, начав массовое производство соответствующей памяти 3D NAND на своём предприятии в Японии в этом месяце.

Источник изображения: Kioxia

Данную новость опубликовало агентство Nikkei, сообщив о способности Kioxia тем самым увеличить ёмкость микросхем памяти примерно на 50 % и снизить энергопотребление на 30 % по сравнению с существующей продукцией этой марки. Этот же источник сообщает, что помимо спроса со стороны систем искусственного интеллекта, общее оживление рынка твердотельной памяти привело к тому, что в июне степень загрузки предприятий Kioxia вернулась к 100 %. До этого с октября 2022 года компании приходилось планомерно снижать объёмы выпуска памяти из-за перенасыщения рынка, и самые значительные сокращения достигали 30 %.

Компания Kioxia, унаследовавшая бизнес по производству твердотельной памяти от Toshiba Memory Corporation, до конца октября рассчитывает выйти на фондовый рынок. Именно восстановление спроса на 3D NAND подтолкнуло Kioxia к более активным действиям на этом направлении, поскольку благоприятная ситуация на рынке памяти должна привлечь к акциям компании большее количество инвесторов. Впрочем, если в указанные сроки компании не удастся провести IPO, оно может быть отложено до декабря текущего года.

К 2027 году Kioxia рассчитывает увеличить количество слоёв памяти до 1000 штук, но некоторые участники рынка считают, что подобные темпы экспансии не будут экономически себя оправдывать. Недавно компания также объявила о начале поставок микросхем 3D QLC NAND, построенных на кристаллах BiCS восьмого поколения ёмкостью 2 терабита. Одна микросхема такой памяти может хранить до 4 Тбайт информации.

Аналитики TrendForce считают, что в третьем квартале цены на флеш-память NAND будут расти медленнее, чем ожидалось ранее. Это связано с тем, что производители активно наращивают производство, а спрос на рынке потребительской электроники остаётся слабым.

Источник изображения: Copilot

Согласно последнему отчёту аналитической компании TrendForce, корпоративный сектор продолжает инвестировать в серверную инфраструктуру, особенно на фоне растущего внедрения искусственного интеллекта (ИИ), что стимулирует спрос на корпоративные SSD. Однако рынок потребительской электроники остаётся вялым. Это, в сочетании с агрессивным наращиванием производства флеш-память поставщиками во второй половине года, с одной стороны может привести к увеличению коэффициента достаточности (CAR) на продукты NAND — до 2,3 % в третьем квартале, с другой стороны ограничит рост цен на 5-10 %.

Несмотря на то, что в этом году цены на флеш-память NAND показали заметное восстановление, поскольку производители усилено работали над тем, чтобы вернуть прибыльность, резкий рост производства и низкий спрос на розничном рынке привели к снижению цен.

В отношении клиентских SSD, даже несмотря на то, что продажи ноутбуков входят в традиционный сезон пикового спроса, настроение клиентов по закупкам остаётся умеренным. Цены на конечные продукты для ПК ещё не полностью отразили подорожание прошлого года, а объёмы закупок во второй половине года не показал значительного роста.

Источник изображения: Trendforce.com

В корпоративном сегменте, расширение внедрения серверов для ИИ стимулирует значительные инвестиции в ИТ-инфраструктуру и, как ожидается, приведёт к увеличению заказов серверных OEM (оригинальных производителей оборудования) в третьем квартале.

Для встраиваемых энергонезависимых систем памяти (eMMC) третий квартал не показал значительного спроса, однако производители настроены добиться повышения цен. Но это решимость может привести лишь к минимальному росту цен и оставить контрактные цены практически такими же.

В сегменте UFS (универсальный флеш-накопитель), высокие уровни запасов и медленная их реализация со стороны производителей, создают более широкий ценовой выбор для покупателей. Хотя производители и стремятся к значительному повышению цен в третьем квартале, но по мнению аналитиков, можно ожидать сопротивления со стороны покупателей. А в связи с избыточными запасами и слабым спросом на рынке, цены на UFS в третьем квартале могут увеличиться всего на 3-8 %.

На технологической конференции в Сеуле, по данным PC Watch, компания Kioxia продемонстрировала намерения к 2027 году наладить выпуск микросхем 3D NAND с увеличенным до 1000 штук количеством слоёв. Плотность хранения информации в данном случае вырастет до 100 Гбит/мм². Для сравнения, ещё в 2022 году наличие 238 слоёв у микросхем 3D NAND считалось хорошим результатом.

Источник изображения: Kioxia

При этом в 2014 году память 3D NAND вообще довольствовалась 24 слоями, поэтому за последующие восемь лет их количество увеличилось в десять раз. Если подобные темпы роста (1,33 в год) сохранятся и дальше, то Kioxia рассчитывает на увеличение количества слоёв 3D NAND до 1000 штук к 2027 году. Плотность хранения данных в 3D NAND достигается не только увеличением количества слоёв. Вертикальные и поперечные размеры ячейки памяти также уменьшаются, а количество хранимых в них битов информации увеличивается. Например, QLC предлагает хранить в одной ячейке четыре бита информации, тогда как TLC обеспечивала только три бита на ячейку.

По мере увеличения количества слоёв 3D NAND возникают проблемы с травлением отверстий, необходимых для межслойного соединения чипов друг с другом. Более глубокие каналы обладают более высоким сопротивлением, и для формирования межслойных соединений требуются новые материалы со специфическими свойствами, а также новые методы их обработки. Например, на смену поликристаллическому кремнию приходит монокристаллический. Kioxia также рассчитывает заменять проводники внутри каждого слоя 3D NAND с вольфрамовых на молибденовые для снижения сопротивления и уменьшения задержек.

Производственный партнёр Kioxia в лице корпорации Western Digital попутно говорит о проблеме роста капитальных затрат по мере увеличения количества слоёв в памяти 3D NAND, а также снижении экономической эффективности подобной миграции. Себестоимость производства памяти по мере увеличения количества слоёв снижается всё меньше и меньше. Скорее всего, именно экономические причины вынудят производителей 3D NAND замедлить темпы «гонки за увеличением количества слоёв».

Сейчас Kioxia и Western Digital выпускают память поколения BiCS 8 в 218-слойном исполнении. Поколения BiCS 9 и BiCS 10 обеспечат увеличение количества слоёв до 300 и 400 штук. Американский производитель не хотел бы по экономическим соображениям поддерживать существующие темпы увеличения количества слоёв памяти 3D NAND.

В отличие от оперативной памяти, флеш-память не так востребована в сегменте систем искусственного интеллекта, поэтому соответствующий сегмент рынка дольше восстанавливается от кризиса перепроизводства, вызванного пандемией. Японской компании Kioxia впервые за 20 месяцев удалось воздержаться от сокращения объёмов выпуска памяти типа NAND, а также получить согласие кредиторов на рефинансирование своих долговых обязательств.

Источник изображения: Kioxia

Как сообщает Nikkei Asian Review, на двух предприятиях Kioxia в префектурах Миэ и Иватэ в июне была достигнута 100-процентная загрузка линий по выпуску памяти типа NAND. Улучшение условий ведения бизнеса способствовало росту благосклонности кредиторов Kioxia, которые согласились рефинансировать кредиты на сумму $3,43 млрд, которые подлежали выплате в июне. Была открыта дополнительная линия кредитования на сумму $1,33 млрд. Кроме того, синдикат кредиторов Kioxia поможет компании с покупкой нового оборудования для производства памяти, которое заменит собой устаревшее. Кредиторам удалось получить и подробности о планах Kioxia по выходу на фондовый рынок, что также способствовало смягчению их позиции.

Производство памяти NAND на предприятиях Kioxia сокращалось с октября 2022 года, в отдельных случаях величина сокращений достигала 30 %. Запуск нового предприятия в Китаками был отложен с 2023 до 2025 года как минимум. В прошлом квартале Kioxia впервые за шесть предыдущих кварталов отчиталась о чистой прибыли, которая достигла $654 млн. Спрос на микросхемы памяти, используемые в смартфонах и ПК, достиг своего минимума, а в серверном сегменте он вернулся к росту. По прогнозам TrendForce, в текущем квартале цены на память типа NAND последовательно вырастут на величину от 13 до 18 %. Компания Kioxia в сотрудничестве с Western Digital собирается потратить на развитие производства передовых типов памяти около $4,6 млрд, власти Японии обещают предоставить партнёрам $1,54 млрд в форме субсидий.

Western Digital на конференции инвесторов предварительно представила первый в мире кристалл памяти 3D QLC NAND ёмкостью 2 Тбит (256 Гбайт). Новая флэш-память потенциально может изменить рынок твердотельных накопителей, позволяя создавать гораздо более быстрые и энергоэффективные SSD большой ёмкости. Кристалл производится по отработанному 218-слойному производственному процессу BiCS8 и имеет настолько крошечные размеры, что легко помещается на кончике пальца.

Источник изображений: Western Digital

«Я очень рад поделиться с вами предварительным обзором кристалла BiCS8 2Tb 3D QLC, — заявил генеральный менеджер подразделения флэш-памяти Western Digital Роберт Содербери (Robert Soderbery). — Мы разработали этот кристалл для удовлетворения потребностей центров обработки данных и систем хранения данных искусственного интеллекта. Вскоре мы собираемся анонсировать этот продукт, но я хочу поделиться им с вами сегодня. Это кристалл памяти с самой высокой ёмкостью в мире».

«Обычно мы показываем вам пластину, но мне показалось, что вид пластины не совсем передаёт то, чего мы достигли, — сказал Содербери. — Итак, я хочу показать вам кристалл. Пожалуйста, увеличьте масштаб того, что я держу здесь на пальце. Это размер кристалла, намного меньше чем кончик моего пальца».

Микросхема 3D QLC NAND ёмкостью 2 Тбит является огромным достижением по сравнению с «базовым» продуктом 3D TLC ёмкостью 1 Тбит, изготовленном на основе той же 218-слойной производственной технологии BiCS8. На данный момент компания не предоставила информации об архитектуре нового чипа и скоростных характеристиках, но поделилась сравнительными показателями производительности и энергопотребления.

3D QLC NAND ёмкостью 2 Тбит (256 Гбайт) позволит производителям создавать SSD ёмкостью 1 Тбайт, используя всего четыре кристалла памяти. В производители уже научились упаковывать до 16 кристаллов в один корпус — с новыми кристаллами WD можно получить ёмкость 4 Тбайт в одном чипе. Таким образом, если Western Digital и её партнёр Kioxia смогут наладить массовое производство 3D QLC NAND ёмкостью 2 Тбит, новинка может существенно повлиять на стоимость твердотельных накопителей большой ёмкости.

Western Digital заявляет, что плотность её кристаллов QLC на 15–19 % выше, чем у конкурентов. По утверждению компании, новинка на 50 % быстрее и требует на 13 % меньше энергии на 1 Гбайт хранимой информации, чем конкуренты.

Официальный анонс 3D QLC NAND ёмкостью 2 Тбит ожидается в ближайшее время.

Компания Silicon Power продемонстрировала на выставке Computex 2024 свои новые продукты, созданные в рамках концепции Storage Beyond Limits («Хранение данных без границ»). Компания представила свежие твердотельные накопители, скоростные модули памяти и другие новинки.

Silicon Power выделила в экспозиции четыре основных передовых решения. В их числе модули оперативной памяти XPOWER Storm DDR5 RGB с поддержкой скорости передачи данных от 6000 до 8000 МТ/с и низкими таймингами от CL40 до CL38. Более того, производитель заявляет, что новинки поддерживают ручной разгон, так что из этих модулей получится «выжать» ещё больше.

Оперативная память XPOWER Storm DDR5 RGB отличается сравнительно низким рабочим напряжением в пределах от 1,35 до 1,45 В, что позволяет снизить энергопотребление без ущерба для игровой производительности. Благодаря поддержке профилей Intel XMP обеспечивается плавный и простой для пользователя разгон, что позволяет легко оптимизировать производительность для требовательных приложений.

При выборе дизайна для модулей XPOWER Storm DDR5 RGB специалисты Silicon Power вдохновлялись изящными формами акулы. Изогнутая линия верхней части модуля в форме спинного плавника и симметричные изображения жаберных щелей морского хищника в сочетании с RGB-подсветкой создают ощущение драйва.

Модули оперативной памяти XPOWER Storm DDR5 RGB доступны в версиях с объёмом 16 и 32 Гбайт с эффективной частотой 6000, 6400, 6800, 7200 и 7600 МГц.

Также на стенде Silicon Power был представлен ориентированный на использование со смартфонами Apple iPhone внешний портативный твердотельный накопитель MX10 с магнитным креплением MagSafe. Лёгкий и удобный внешний SSD позволяет реализовать при подключении к iPhone 15 Pro и iPhone 15 Pro Max возможность видеосъёмки в формате ProRes с разрешением 4K на скорости 60 кадров/с. Без внешнего SSD эти смартфоны предлагают съёмку 4К ProRes с частотой до 30 кадров/с.

Конечно, Silicon Power MX10 можно использовать не только с iPhone. Он совместим с мобильными устройствами под управлением Android 6 и выше, iOS 13 и выше, а также компьютерами на Windows 7, Mac OS X 10.3, Linux 2.6 и выше, и игровыми консолями.

Внешний накопитель поддерживает скорость последовательного чтения и записи до 1000 Мбайт/с, обеспечивая быстрый доступ к данным и бесперебойную передачу файлов. Устройство обладает повышенной прочностью, а также защищённостью от влаги и пыли согласно стандарту IP54, и от падений и ударов согласно MIL-STD 810H. Допускается эксплуатация накопителя при температуре от 0 до 70 °С. Таким образом новинку можно использовать даже в самых экстремальных условиях, не опасаясь за сохранность данных.

Ещё был показан более традиционный внешний SSD размером с флешку — Silicon Power PX10. Он подключается через USB Type-C и совместим со смартфонами, цифровыми камерами, компьютерами и консолями. Он обеспечивает скорость передачи данных в обоих направлениях до 1050 Мбайт/с. Максимальный объём — 4 Тбайт. Накопитель выполнен в устойчивом к падениям и ударам корпусе и весит всего 33 грамма.

Ещё одна новинка от Silicon Power — NVMe-накопитель US85 в формфакторе M.2 2280 с интерфейсом PCI Express 5.0, построенный на флеш-памяти 3D TLC NAND. У данного SSD не буфера DRAM, но за счёт этого накопитель US85 не имеет проблем с перегревом, демонстрируя при этом высокую производительность. Накопитель поддерживает скорость последовательного чтения и записи в 12 000 и 10 000 Мбайт/с соответственно.

Как сообщает производитель, конструкция SSD гарантирует, что даже при интенсивных рабочих нагрузках US85 будет обеспечивать стабильную производительность без ущерба для долговечности. Более того, благодаря компактным размерам US85 может использоваться в ноутбуках, обеспечивая высокую скорость PCIe 5.0 без ущерба для функциональности.

Экспозиция Silicon Power также включала систему охлаждения для твердотельных накопителей M.2 SSD Heatsink with Cooling Fan HS30. Он включает алюминиевый радиатор с двумя медными тепловыми трубками, а также вентилятор, который по утверждению производителя, работает практически бесшумно. HS30 обеспечивает эффективный отвод тепла, гарантируя высокопроизводительную работу даже «горячего» накопителя.

Silicon Power продемонстрировала на выставке ещё целый ряд новинок, среди которых следует отметить карту памяти StudioPro CFexpress Type B, которая благодаря высокой скорости чтения и записи обеспечивает возможность не только записывать видео в 8K с высоким битрейтом, но также быстро передавать большие файлы, включая 4K и 8K-видеоролики. StudioPro CFexpress Type B поддерживает скорость последовательного чтения до 1800 Мбат/с и скорость последовательной записи до 1650 Мбайт/с, позволяя производить серийную съёмку с захватом нескольких кадров в секунду, а также съёмку изображений с высоким разрешением. Карта StudioPro CFexpress Type B будет выпускаться в нескольких версиях объёмом до 1,6 Тбайт.

Помимо этих продуктов, демонстрирующих основную концепцию дизайна «Хранение данных без границ», Silicon Power показала на Computex 2024 множество устройств, ориентированных на геймеров, создателей контента, вычислений на базе искусственного интеллекта и других приложений.

Выручка отрасли производства флеш-памяти NAND в первом квартале текущего года достигла более $14,7 млрд — это самый высокий квартальный показатель за последние годы. При этом Micron обогнала одного из лидеров рынка в лице Western Digital благодаря наращиванию поставок SSD для ИИ-серверов. Флэш-память остаётся одним из самых быстрорастущих сегментов рынка полупроводников.

Источник изображения: Wikipedia

Согласно отчету аналитической компании TrendForce, в первом квартале 2024 года наблюдался значительный рост на рынке флэш-памяти NAND. Выручка отрасли увеличилась на 28,1 % по сравнению с предыдущим кварталом и достигла $14,71 млрд.

Основными драйверами роста стал высокий спрос на твердотельные накопители (SSD) для корпоративных серверов, нацеленных на задачи искусственного интеллекта. Также запасы флэш-памяти наращивали производители ПК и смартфонов, а также операторы дата-центров. Последние постоянно стремятся компенсировать ожидаемый дальнейший рост цен.

Источник изображений: TrendForce

Лидером рынка остается Samsung с долей 37 %, выручка компании от продаж NAND выросла на 28,6 % до $5,4 млрд. На втором месте оказалась SK Group (SK Hynix + Solidigm) с долей 22 % и ростом выручки на 31,9 % до $3,27 млрд. Третье и четвертое место занимают Kioxia и Micron с долями 12 % и 13 % соответственно.

Micron смогла обогнать Western Digital благодаря более низким ценам и активному наращиванию поставок SSD для дата-центров. Выручка Micron выросла на 51,2 %, что является самым высоким показателем среди лидеров отрасли.

Эксперты TrendForce прогнозируют сохранение положительной динамики и во втором квартале — ожидается рост выручки отрасли почти на 10 %. Отмечается, что этому будут способствовать дальнейшее увеличение контрактных цен на флэш-память (+15 %) и расширение использования SSD корпоративным сегментом.

Компания SK hynix разработала новый тип мобильной флеш-памяти Zoned UFS (ZUFS) 4.0, предназначенный для ускорения выполнения задач, связанных с работой ИИ-алгоритмов на смартфонах и других мобильных устройствах.

Источник изображения: SK hynix

ZUFS 4.0 — это тип флеш-памяти NAND, которая оптимизирует управление данными на устройствах с технологиями искусственного интеллекта. Достигается это за счёт классификации и хранения данных, связанных с ИИ, в определённых зонах устройства хранения в соответствии с характеристиками смартфона. Такой метод целевого хранения данных, в отличие от обычной флеш-памяти UFS, повышает скорость и эффективность доступа к данным для операционной системы смартфона, а также для приложений искусственного интеллекта.

SK hynix заявляет, что флеш-память ZUFS 4.0 ускоряет запуск приложений на смартфонах до 45 % по сравнению с обычной флеш-памятью UFS. Кроме того, новая технология значительно снижает процесс деградации производительности операций чтения и записи, продлевая жизненный цикл устройства хранения данных на 40 %.

Компания сообщает, что приступила к разработке флеш-памяти ZUFS в 2019 году, предвидя растущий спрос на высокопроизводительные решения хранения данных для искусственного интеллекта на мобильных устройствах.

SK hynix начнёт массовое производство флеш-памяти ZUFS 4.0 в третьем квартале 2024 года.

Компания Samsung сообщила, что начала массовое производство флеш-памяти 3D V-NAND TLC 9-го поколения ёмкостью 1 Тбит. Новые чипы предлагают повышенную плотность и энергоэффективность по сравнению микросхемами памяти 3D V-NAND TLC 8-го поколения.

Источник изображения: Samsung

Производитель не уточнил количество слоёв, использующихся в составе памяти 3D V-NAND TLC 9-го поколения ёмкостью 1 Тбит, а также техпроцесс, который используется для их производства. Однако Samsung отметила, что благодаря самому компактному в отрасли размеру ячеек битовая плотность чипов 3D V-NAND TLC 9-го поколения была улучшена примерно на 50 % по сравнению с памятью 3D V-NAND TLC предыдущего поколения. Производитель также сообщил, что в новых микросхемах памяти применяется технология предотвращения помех, у ячеек увеличен срок службы, а отказ от фиктивных отверстий в токопроводящих каналах позволил значительно уменьшить планарную площадь ячеек памяти.

Флеш-память 3D V-NAND TLC 9-го поколения оснащена интерфейсом нового поколения Toggle 5.1, который увеличил скорость ввода/вывода данных на 33 % до 3,2 Гбит/с на контакт. Наряду с этим компания сократила энергопотребление на 10 % относительно прошлого поколения.

Во второй половине года Samsung планирует начать производство 3D V-NAND девятого поколения ёмкостью 1 Тбит с ячейками QLC.

Компания Samsung Electronics начнёт массовое производство 290-слойных чипов флеш-памяти 9-го поколения 3D V-NAND уже в этом месяце, пишет южнокорейское издание Hankyung, ссылающееся на индустриальные источники. В следующем году производитель планирует выпустить 430-слойные чипы флеш-памяти NAND.

Источник изображений: Samsung

Чипы Samsung 3D V-NAND 9-го поколения с 290 слоями будут выпускаться с использованием технологии двойного штабелирования, которую Samsung впервые применила в 2020 году при производстве 176-слойных микросхем 3D NAND 7-го поколения. Метод подразумевает создание массива чипов 3D NAND на кремниевых пластин диаметром 300 мм, после чего две такие пластины накладываются друг на друга и спаиваются, а затем нарезаются на отдельные чипы, представляющие собой двойные стеки.

Ранее в полупроводниковой индустрии ходили разговоры, что производство чипов флеш-памяти NAND с количеством слоёв около 300 потребует укладки друг на друга трёх пластин из-за технологических ограничений метода двойного стека. Однако, как сообщается, Samsung усовершенствовала процесс двойного штабелирования и теперь будет использовать его для производства памяти NAND с 290–300 слоями.

Во второй половине следующего года компания собирается перейти к производству 10-го поколения флеш-памяти 3D V-NAND с 430 слоями. Именно здесь начнёт применяться укладка трёх пластин друг на друга, пишет южнокорейское издание, ссылающееся на данные исследовательской фирмы Tech Insights. Как отмечается, производитель собирается пропустить выпуск чипов памяти NAND с более чем 300 слоями и сразу перейти к производству 430-слойных микросхем.

Конкуренты Samsung тоже не сидят без дела. С начала следующего года SK hynix собирается начать массовый выпуск 321-слойных чипов флеш-памяти NAND, но будет для этого «спаивать» три пластины с чипами. Китайский производитель памяти YMTC, который в настоящий момент выпускает 232-слойную память NAND, планирует выйти на производство 300-слойных чипов памяти во второй половине текущего года.

Компания Kioxia планирует перейти к массовому производству чипов флеш-памяти 3D NAND с более чем 1000 слоёв к 2031 году. Об этом, как пишет издание Xtech Nikkei, на лекции в ходе 71-го весеннего собрания Общества прикладной физики в Токийском университете сообщил технический директор Kioxia Хидефуми Миядзима (Hidefumi Miyajima). В рамках своего выступления он затронул вопросы, связанные с техническими проблемами и способами их решения для создания 1000-слойных чипов 3D NAND.

Источник изображения: Kioxia

Увеличение количества активных слоёв в чипах флеш-памяти 3D NAND в настоящее время является лучшим способом повысить плотность записи на такие микросхемы. Все производители памяти 3D NAND стремятся увеличивать количество слоёв в составе чипов с помощью более передовых техпроцессов каждые 1,5–2 года. Каждый переход на новый техпроцесс сопряжён с рядом проблем, поскольку производителям 3D NAND приходится не только увеличивать количество слоев, но также сжимать ячейки NAND как по горизонтали, так и по вертикали. Это требует от производителей использования новых материалов, что является настоящей головной болью для специалистов их научно-исследовательских центров.

На сегодняшний день самыми передовыми чипами флеш-памяти 3D NAND в ассортименте Kioxia являются BiCS 3D NAND 8-го поколения с 218 активными слоями и скоростью передачи данных 3,2 Гбит/с. Они были представлены производителем в марте 2023 года. В этом поколении флеш-памяти представлена новая архитектура CBA (CMOS directly Bonded to Array), предлагающая отдельное производство пластин массива ячеек памяти 3D NAND и пластин CMOS ввода-вывода, а затем их последующее объединение с помощью наиболее подходящих для этих целей технологий. В результате получается продукт с повышенной битовой плотностью и улучшенной скоростью ввода-вывода NAND, на основе которого можно создавать одни из самых лучших твердотельных накопителей на рынке.

Компания Kioxia и её производственный партнёр Western Digital не раскрывают всех подробностей архитектуры CBA. Неизвестно, включают ли CMOS-платы ввода-вывода дополнительные периферийные схемы NAND, такие как страничные буферы, усилители считывания и зарядовые насосы. Однако применение метода раздельного производства ячеек памяти и периферийных схем позволяет производителям использовать для создания того или иного компонента памяти 3D NAND наиболее эффективные технологические процессы.

Следует напомнить, что компания Samsung ещё в 2022 году подтвердила планы начать выпуск 1000-слойной флеш-памяти 3D NAND к 2030 году.

Эволюция флеш-памяти с точки зрения плотности хранения информации подразумевает, что чем больше зарядов (бит) хранятся в ячейке, тем ниже эксплуатационный ресурс такой памяти. Китайская компания YMTC не согласна с этим и утверждает, что её микросхемы 3D NAND типа QLC по своей долговечности способны превосходить ячейки памяти типа TLC.

Источник изображения: YMTC

Память QLC в одной ячейке способна хранить четыре бита информации, а TLC — только три, и исторически считалось, что последняя выигрывает с точки зрения своей долговечности по количеству циклов перезаписи. По информации ресурса ITHome, на которую ссылается Tom’s Hardware, компания YMTC заявляет для своих 128-слойных микросхем X3-6070 типа 3D QLC NAND ресурс в 4000 циклов перезаписи. Это как минимум сопоставимо с ресурсом микросхем TLC, достигаемым за счёт оптимизации на уровне контроллеров и применяемых при производстве памяти материалов.

Изначально было принято считать, что память типа QLC способна переносить от 100 до 1000 циклов перезаписи, но и здесь усилия крупных производителей привели к тому, что этот показатель заметно увеличился. YMTC сочла нужным акцентировать внимание на своих достижениях в этой области, хотя очевидно, что они не столь уж уникальны. Память YMTC данной серии уступает конкурирующим решениям по количеству слоёв, поскольку соперники предлагают 176-слойные и более продвинутые микросхемы QLC.

В составе твердотельного накопителя PC41Q потребительского класса YMTC использует 128-слойную память QLC серии X3-6070, предлагая скорости передачи информации до 5000 Мбайт/с и способность хранить информацию при температуре 30 градусов Цельсия на протяжении не менее чем одного года. Время наработки на отказ составит 2 млн часов. Данные показатели отстают от показателей современных SSD на памяти TLC. Тем не менее, компания YMTC даже готова использовать микросхемы QLC в твердотельных накопителях корпоративного класса, где важна надёжность и долговечность.

Обновлено: стоит отметить, что память TLC демонстрировала ресурс в 3000 циклов перезаписи ещё в 2018 году, а к настоящему моменту производители смогли добиться от неё значительно более высокой выносливости, вплоть до 10 тыс. циклов перезаписи.

По мнению специалистов TrendForce, во втором квартале контрактные цены на микросхемы NAND вырастут сразу на 13–18 %, и сильнее всего это скажется на стоимости твердотельных накопителей корпоративного класса. Из производителей NAND сейчас активнее всего наращивают объёмы выпуска Kioxia и Western Digital, остальные пока придерживаются консервативной стратегии. В первом квартале цены должны вырасти на 23–28 %.

Источник изображения: SK hynix

В этом отношении снижение темпов роста контрактных цен на флеш-память можно объяснить снижением спроса во втором квартале, но оно будет не столь существенным, чтобы переломить общую тенденцию к росту цен. Контрактные цены на микросхемы eMMC в первом квартале могут вырасти на 25–30 %, во втором квартале они вырастут ещё на 10–15 %, поскольку китайские производители смартфонов после опустошения складских запасов возобновляют закупку этих модулей памяти.

Память типа UFS востребована производителями смартфонов, реализующих свою продукцию на территории Индии и Юго-Восточной Азии, поэтому и её контрактная стоимость вырастет во втором квартале на 10–15 %. Цены на твердотельные накопители в корпоративном и потребительском сегменте в первом квартале выросли на 23–28 %, но во втором квартале именно корпоративный сегмент сохранит более высокую динамику цен на SSD, в диапазоне от 20 до 25 %. Это связано с тем, что клиенты в этом сегменте рынка стараются сформировать увеличенные запасы накопителей ко второму полугодию, когда они им понадобятся. В клиентском сегменте снижается спрос на SSD в связи с сезонными явлениями, цены во втором квартале вырастут от силы на 10–15 %.

Цены на кремниевые пластины с микросхемами 3D NAND в первом квартале выросли на 23–28 %, как считают аналитики TrendForce, а во втором спрос и предложения будут лучше сбалансированы, из-за чего рост цен на кремниевые пластины ограничится 5–10 %, во многом из-за снижения спроса на розничном рынке.