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.

Недавнее включение китайской компании YMTC в так называемый список 1260H американским военным ведомством определённо создаст крупнейшему производителю твердотельной памяти в КНР определённые трудности, но свою причастность к поддержке китайской армии он всячески отрицает и считает шаги американской стороны несправедливыми и безосновательными.

Источник изображения: YMTC

Как отметило издание South China Morning Post, представители YMTC не только опровергли любую причастность компании к выполнению оборонных заказов в Китае, но и заявили о своей готовности вести переговоры с Вашингтоном об исключении этого производителя памяти из злополучного списка 1260H. Для самой компании появление её имени в данном перечне стало полнейшим сюрпризом, и в YMTC подчёркивают, что её продукция не годится для применения в оборонной сфере в принципе. Никто из клиентов YMTC никогда не декларировал использование памяти этой марки для создания техники оборонного назначения.

Более того, YMTC подчёркивает, что является частной компанией без каких-либо связей с оборонным ведомством КНР, и все обвинения в наличии угрозы с её стороны для американской национальной безопасности считает беспочвенными. Включение в список 1260H, как поясняет источник, потенциально грозит YMTC не только отказом американских клиентов от сотрудничества в оборонной сфере, но и блокировкой финансовых операций за пределами Китая со стороны профильных органов власти США.

С декабря 2022 года YMTC находится под санкциями США, касающимися экспорта из страны технологий и оборудования для производства памяти. В условиях таких ограничений компании пришлось активнее приобретать оборудование китайского производства. Скорее всего, поводом для новых санкций со стороны США стали крупные инвестиции в капитал YMTC, якобы полученные от поддерживаемых государством фондов в Китае.

Южнокорейские производители памяти, которые сообща контролируют 60 % мирового рынка, в условиях нарастающего противостояния США и Китая, оказались буквально между двух огней. С одной стороны, им удалось добиться послаблений от властей США для развития своего бизнеса в Китае. С другой стороны, Китай является крупнейшим внешнеторговым партнёром Южной Кореи, а полупроводниковая отрасль остаётся важнейшей частью национальной экономики.

Источник изображения: SK hynix

Как поясняет South China Morning Post, дипломатические усилия южнокорейских властей привели к тому, что южнокорейские компании Samsung Electronics и SK hynix получили право поставлять в Китай оборудование для производства памяти в обход общепринятых экспортных ограничений со стороны США. При этом, как долго будут действовать подобные послабления, сказать сложно, но американская экономика в сохранении такого положения дел тоже заинтересована, поскольку Южная Корея выпускает почти 60 % микросхем памяти DRAM и NAND, реализуемой на мировом рынке.

Отказавшись от намерений самостоятельно выпускать флеш-память, корпорация Intel в конце 2021 года продала своё предприятие в китайском Даляне южнокорейской компании SK hynix за $9 млрд. На следующий год американские власти начали ограничивать инвестиции производителей памяти в китайскую экономику, но представители SK hynix заявляют, что у них по-прежнему нет намерений избавляться от китайского предприятия.

Предприятие SK hynix в Даляне в условиях американских санкций могло бы стать для компании обузой, и развитие соответствующей площадки пока идёт с пробуксовкой. Корейские инвесторы уже построили корпус нового предприятия рядом с существующим, но пока не торопятся оснащать его необходимым оборудованием. Расплачиваться за эту покупку SK hynix предстоит до следующего года включительно, а на фасаде предприятия до сих пор красуется логотип Intel. По мнению аналитиков, SK hynix старается избегать резких движений в год президентских выборов в США, поскольку смена политической конъюнктуры может помешать компании развивать свой бизнес на территории КНР.

Ситуация породила слухи о намерениях SK hynix продать предприятие в Даляне, но руководство компании в прошлом году в очередной раз опровергло эту информацию: «Мы вообще не рассматриваем возможность продажи своих предприятий в Даляне. SK hynix продолжит свою деятельность в Китае, одновременно соблюдая законы в тех юрисдикциях, в которых ведёт бизнес, и делая свой вклад в развитие полупроводниковой отрасли в целом» . Важно отметить, что корейские производители памяти сильно зависят от американских поставщиков оборудования для выпуска своей продукции, поэтому пренебрегать интересами американских партнёров они не могут ещё и по этой причине.

Международный валютный фонд уже предупредил, что Южная Корея может сильнее прочих государств Азиатско-Тихоокеанского региона пострадать в результате так называемой торговой войны между США и КНР, выражающейся в постоянном расширении взаимных ограничений на оборот капитала и товаров между двумя этими странами. Компаниям Samsung Electronics и SK hynix даже пришлось повысить расходы на лоббирование своих интересов как внутри Южной Кореи, так и на уровне правительственных структур США. Как можно судить по предоставленным компаниям льготам на работу в Китае, пока эти усилия приносят свои плоды, но что произойдёт после ноябрьских выборов президента США, никто с уверенностью сказать не может.

Для самой Южной Кореи китайский рынок остаётся крупнейшим с точки зрения товарооборота, но США занимают второе место, а также обеспечивают безопасность самого азиатского государства, поэтому местным политикам приходится соблюдать шаткий баланс интересов. Непосредственно SK hynix, которая является вторым по величине производителем памяти в мире, 27 % своей выручки получает именно на китайском рынке.

При этом сторонние эксперты отмечают, что корейские компании стали наращивать экспорт продукции в США весьма активно, и это направление поставок впервые более чем за двадцать лет затмило по своим оборотам китайское к началу текущего года. Если конфронтация между США и КНР продолжит усиливаться, корейским производителям придётся в определённых условиях делать непростой выбор.

В последние месяцы цены на флеш-память NAND росли после затяжного падения, но эксперты TrendForce поясняют, что текущий уровень ещё далёк от того, который обеспечит участникам рынка возврат к прибыльности. В результате в ближайшее время поставщики флеш-памяти будут вынуждены поднять цены как минимум на 40 %, чтобы уйти от убытков.

Источник изображения: Samsung Electronics

Если же рассчитывать на получение прибыли, то производителям памяти нужно будет поднять цены на 50 % или даже выше, как убеждены представители TrendForce. По итогам прошлого квартала южнокорейская компания Samsung Electronics занимала первое место на рынке памяти типа NAND в показателях выручки с долей 31,4 %. На втором месте располагалась SK Group, в состав которой входят SK hynix и Solidigm (бывший бизнес Intel), с долей 20,2 %. Замыкает тройку лидеров американская Western Digital с долей рынка 16,9 %, а её партнёр Kioxia, с которой в этом году не состоялась сделка по объединению, довольствуется четвёртым местом и 14,5 % рынка.

Источник изображения: TrendForce

Крупные игроки рынка продолжают сокращать объёмы производства памяти типа NAND, поскольку этот вид продукции обеспечивает меньшую прибыль по сравнению с DRAM. Та же Samsung, например, с сентября текущего года сократила объёмы выпуска микросхем типа NAND на 50 % от максимально возможных. Предпочтение сейчас отдаётся выпуску 128-слойной памяти типа 3D NAND. В целом на рынке твердотельной памяти в некоторых сегментах уже наблюдается дефицит продукции, и это позволяет участникам двигать цены вверх. При этом точка окупаемости ещё не достигнута, и для её достижения поставщики микросхем NAND должны повысить цены ещё минимум на 40 %. В ближайшие кварталы цены будут только расти, как резюмируют специалисты TrendForce.

Китайские производители чипов или оборудования для их производства периодически становятся подозреваемыми в делах о промышленном шпионаже, но существуют и противоположные по схеме взаимодействия прецеденты. Недавно китайская компания YMTC обвинила американского производителя памяти Micron Technology в нарушении восьми своих патентов.

Источник изображения: Micron Technology

Как сообщает Reuters, девятого ноября YMTC подала иск в Федеральный окружной суд Северного округа Калифорнии, обвинив в нарушении прав на использование интеллектуальной собственности Micron Technology и её подразделение по работе с потребительскими продуктами Micron Consumer Product Group. Какие именно технологии Micron, по мнению YMTC, незаконно у неё позаимствовала, не уточняется, но американская компания обвиняется истцом в использовании интеллектуальной собственности YMTC для конкуренции с этой компанией и укрепления своих позиций на рынке.

Представители YMTC в комментариях Reuters подтвердили существование такого иска, заодно пояснив, что он имеет отношение к патентам компании, описывающим технологии разработки, изготовления и функционирования памяти типа 3D NAND. Напомним, что китайская YMTC с лета начала снабжать своих клиентов 232-слойной памятью типа 3D NAND, вплотную приблизившись к технологическим возможностям зарубежных конкурентов, а в показателях плотности хранения информации даже превзойдя их. Представители YMTC выразили надежду, что иск будет рассмотрен органами правосудия США в сжатые сроки.

Напомним, что с мая текущего года продукция Micron Technology, в соответствии с решением китайских властей, не может использоваться на объектах критически важной информационной инфраструктуры КНР. При этом сама компания Micron не отказывается от намерений вложить $603 млн в расширение китайских мощностей по тестированию и упаковке памяти. От выпуска чипов типа DRAM на территории КНР она отказалась в прошлом году, хотя до этого китайский рынок обеспечивал до половины всей выручки Micron. В прошлом году эта доля не превысила 16 %. В 2018 году Micron обвинила в хищении своей интеллектуальной собственности китайскую компанию Fujian Jinhua, так что взаимоотношения с местными производителями у неё уже давно не самые благоприятные.

Президент и глава подразделения памяти Samsung Electronics Юнг-Бэ Ли (Jung-Bae Lee) сообщил в своём блоге, что в начале 2024 года компания начнёт массовое производство памяти 3D NAND 9-го поколения с более чем 300 слоями. Это позволяет ожидать появления до конца 2024 года новых и более ёмких SSD Samsung, плотность записи у которых будет оставаться самой высокой в отрасли.

Источник изображения: Samsung

Интересно отметить, что первой о намерении преодолеть рубеж в 300 слоёв в составе памяти 3D NAND сообщила компания SK Hynix. В августе этого года на мероприятии Flash Memory Summit (FMS) 2023 она показала образец 321-слойной 3D NAND. Компания Samsung не раскрывает детали о своей разработке, но обещает, что это будет самая многослойная память в индустрии. Она даже может быть с меньшим чему у SK Hynix количеством слоёв, ведь свою передовую память конкурент Samsung начнёт выпускать лишь к середине 2025 года.

Ещё одним различием 300-слойной памяти Samsung и SK Hynix станет их компоновка. Если SK Hynix намерена выпускать 321-слойные чипы в виде стека из трёх установленных друг на друга блоков, то Samsung обещает запустить в производство двухстековые структуры. Каждый из блоков изготавливается на кремниевой подложке в собственном цикле и после порезки из них монтируются готовые чипы в виде стековых конструкций. Очевидно, что двухстековые структуры Samsung будут проще, надёжнее и, возможно, дешевле трёхстековых структур SK Hynix. Но есть нюанс: в каждом блоке памяти Samsung будет больше слоёв, что делает их сложнее и дороже в изготовлении.

Также глава подразделения памяти Samsung сообщил, что специалисты компании работают над повышением производительности будущей памяти, а не только над увеличением её ёмкости. Прогресс не стоит на месте, и в совокупности с новым интерфейсом PCIe 5.0 мы можем достаточно скоро увидеть в продаже более совершенные SSD Samsung.

С 2014 года компания Samsung Electronics развивает свою производственную площадку в китайском городе Сиань, и в настоящее время она обеспечивает до 40 % объёмов выпуска микросхем памяти типа 3D NAND этой марки, но лишь в 128-слойном исполнении. Послабления в сфере экспортного контроля США позволят Samsung в следующем году наладить в Китае выпуск более современных 236-слойных микросхем.

Источник изображения: Samsung Electronics

Перед этим компании предстоит до конца текущего года поставить на предприятие в Сиане необходимое для производства такой памяти технологическое оборудование, и в данном контексте снятие экспортных ограничений со стороны США на бессрочной основе пришлось весьма кстати, хотя подобными послаблениями компания уже пользовалась с октября прошлого года, но первично только в рамках двенадцатимесячного периода. Теперь же в политике властей США появилось больше ясности, и Samsung может приступить к программе модернизации своей китайской производственной площадки, которая является крупнейшей в мире по выпуску памяти типа 3D NAND.

Выпуск 128-слойной памяти в дальнейшем будет не так выгоден, и возникший на рынке избыток микросхем этого поколения Samsung сейчас может использовать для модернизации предприятия в Китае без ущерба для объёмов поставок. Тем более, что сам по себе переход от выпуска памяти шестого поколения (128 слоёв) к восьмому (236 слоёв) снижает производительность предприятия примерно на 30 % из-за возросшей продолжительности производственного цикла. В любом случае, из-за перепроизводства памяти китайское предприятие Samsung сейчас всё равно загружено примерно на 20 % от своих номинальных возможностей.

Переход на выпуск более современной 236-слойной памяти позволит Samsung в конечном итоге снизить себестоимость продукции и сохранить конкурентоспособность бизнеса в глобальных масштабах. Компания является крупнейшим производителем памяти в мире, для неё важно своевременно проводить модернизацию предприятий для поддержания этого статуса, и текущие правила экспортного контроля США ей в этом не препятствуют.

Для производства памяти типа 3D NAND, подразумевающей использование пространственной компоновки с вертикальными соединениями между слоями в чипах, требуется специальное оборудование, и до сих пор рынок полностью контролировала американская компания Lam Research. Японской Tokyo Electron удалось разработать более производительный метод выпуска таких микросхем, который позволит увеличить количество слоёв памяти до 400 штук.

Источник изображения: Tokyo Electron

Как поясняет Nikkei Asian Review, в июне этого года компания Tokyo Electron представила свой метод травления отверстий для формирования вертикальных межсоединений в чипах памяти 3D NAND. Выпуск специализированного оборудования позволит Tokyo Electron бросить вызов американской Lam Research, а её клиентам предоставит возможность повысить производительность линий по выпуску памяти данного типа. По крайней мере, новый подход к травлению отверстий позволяет повысить производительность в два с половиной раза по сравнению с существующим.

Более того, разработанная японской компанией технология оказывает меньше пагубного воздействия на окружающую среду. По прогнозам Tokyo Electron, через два или три года клиенты компании смогут начать выпуск памяти типа 3D NAND с 400 слоями. Сегмент оборудования для травления отверстий в слоях микросхем 3D NAND сейчас является крупнейшим на рынке оборудования для травления кремниевых пластин. По прогнозам японского поставщика, ёмкость этого сегмента к 2027 году увеличится в четыре раза до $2 млрд по сравнению с текущим годом.

В прошлом фискальном году Tokyo Electron продала оборудования для травления на сумму не более $3,9 млрд, что соответствует примерно четверти её совокупной выручки. С помощью новой технологии компания рассчитывает как минимум удвоить профильную выручку. На рынке систем травления в полупроводниковой отрасли, чьи обороты в прошлом году достигли $20 млрд, компания Tokyo Electron довольствовалась вторым местом и долей в 25 %, тогда как лидером оставалась американская Lam Research, контролирующая половину сегмента. За последние пять лет Tokyo Electron на 77 % увеличила расходы на исследования и разработки, поэтому создание новой технологии травления отверстий в чипах 3D NAND стало закономерным итогом такой инвестиционной политики. В этом году компания рассчитывает потратить на исследования и разработки рекордные $1,34 млрд, даже несмотря на ожидаемое снижение прибыли. Компания уже использует искусственный интеллект для разработки новых материалов, применяемых в производстве. К 2025 году производители памяти начнут активно вкладываться в модернизацию своих предприятий, и Tokyo Electron на этом этапе получить возможность укрепить свои рыночные позиции.

Компания SK hynix, как владелец бывшего подразделения Intel по производству флеш-памяти 3D NAND, представила интересную новинку — твердотельный накопитель Solidigm D7-P5810 на памяти SLC для интенсивных нагрузок записью. Нюанс в том, что память SLC не производится около пяти лет и компании пришлось пойти на хитрость, чтобы выпустить SSD с характеристиками, свойственными SSD на флеш-памяти с одноуровневой записью.

Источник изображений: Solidigm

Флеш-память с одноуровневой записью позволяла рекордного много перезаписывать каждую ячейку памяти и давала делать это максимально быстро, поскольку контроллер не был обременён расчётами, связанными с оценкой нескольких уровней заряда в ячейке, как это происходит в случае TLC- или QLC-памяти с тремя и четырьмя уровнями напряжения (заряда). После отказа от выпуска SLC-памяти, которая по цене и плотности записи не могла конкурировать с памятью TLC и QLC, компания Intel попыталась заменить память SLC решениями в виде буферов на памяти 3D XPoint (продукция Optane). Но Optane умер, а определённая потребность в быстрой флеш-памяти никуда не делась.

Для решения вопроса повышения скорости записи и для увеличения ресурса по количеству циклов перезаписи производитель «оптимизировал» выпускаемую ранее 144-слойную память QLC и превратил её в память SLC, что технологически сделать несложно. Ресурс памяти и накопителя автоматически повысился, а работа контроллера и всех операций ускорилась. На такой памяти накопитель SSD D7-P5810 способен вести журналы и поддерживать критически важные для скорости выполнения операции, в частности, связанные с записью данных на флеш-носители.

В своём стремлении представить скоростной накопитель на псевдо памяти SLC, способный заменить накопители Optane, Solidigm не одинока. Ранее такую же «оптимизацию» со 176-слойной памятью 3D NAND проделала компания Micron, начав поставки SLC-накопителя XTR NVMe (конкурент A в таблице со сравнительными характеристиками) и компания Kioxia (конкурент B в таблице со сравнительными характеристиками), выпустившая SLC-накопитель FL6. Та или иная оптимизация микрокода прошивки обеспечивает накопителям набор необходимых характеристик. Например, SSD XTR NVMe Micron нацелен на работу с обработкой тяжёлых данных, а SSD D7-P5810 Solidigm решает задачи кеширования и аналогичные, когда операции записи становятся наиболее критичными.

Solidigm D7-P5810 представлен 800-Гбайт накопителем в форм-факторе U.2 с интерфейсом NVMe (PCI Express 4.0 x4). Модель ёмкостью 1,6 Тбайт выйдет в первой половине 2024 года. Заявленные линейные скорости чтения и записи соответственно достигают 6400 и 4000 Мбайт/с. На случайных операциях при максимальной глубине запроса производительность при чтении достигает 865 тысяч IOPS, а при записи — 495 тысяч. В последнем случае задержки лежат пределах 10–15 мкс, а при случайном чтении они не выше 53 мкс.

Накопитель D7-P5810 Solidigm допускает 50 полных перезаписей ёмкости в сутки. По подсчётам производителя, это оптимальное предложение, способное быть альтернативой продукции Optane, ресурсы которой обычно были не востребованы в полном объёме. Это же касается заявленной производительности D7-P5810 Solidigm. Иными словами, новый накопитель для кеширования, ведения логов и других буферных задач не предложит ничего лишнего при сбалансированных характеристиках и относительно небольшой стоимости.

В октябре прошлого года санкции США ограничили поставки в КНР оборудования, позволяющего выпускать твердотельную память с количеством слоёв более 128 штук, а представившая за два месяца до этого свои 232-слойные чипы 3D NAND китайская компания YMTC для поддержания производственной деятельности теперь вынуждена искать замену американскому оборудованию и специалистам, которые его обслуживают.

Источник изображения: Handout

Об этом со ссылкой на собственные источники рассказывает ресурс South China Morning Post, напоминая, что в декабре прошлого года торговые санкции США распространились адресно на саму компанию YMTC. В совокупности с октябрьскими санкциями, введёнными ранее, это привело к тому, что китайский производитель памяти начал терять доступ к оборудованию американской марки Lam Research, а также специалистам с американским гражданством, которые это оборудование на предприятиях YMTC ранее могли обслуживать. Компании пришлось сократить объёмы поставок продукции и задержать введение в строй второго предприятия по обработке кремниевых пластин в Ухане.

В марте текущего года YMTC получила от государственного фонда КНР около $7 млрд капитала, которые смогла направить на снижение степени зависимости от американского оборудования и специалистов. Сейчас компания активно ищет китайских поставщиков оборудования, которое смогло бы компенсировать американские санкции, а также пытается наладить схему привлечения специалистов необходимой квалификации к обслуживанию уже имеющегося оборудования. Помимо прочего, YMTC ищет поставщиков электростатических захватов, которые используются для переноса кремниевых пластин в процессе их обработки. Одна из пекинских компаний, имя которой не раскрывается, станет партнёром YMTC по разработке «импортозамещаемого» оборудования для производства флеш-памяти. К обслуживанию эксплуатируемого оборудования YMTC пытается привлечь компании из-за пределов США.

Издание DigiTimes со ссылкой на Seoul Economic Daily сообщает, что компания Samsung Electronics будет готова со следующего года начать массовое производство трёхмерной флеш-памяти 9-го поколения с архитектурой двойного стека. Для сравнения, в 321-слойных микросхемах 3D NAND компании SK hynix, старт массового производства которых запланирован на первую половину 2025 года, используется архитектура тройного стека.

Источник изображения: Samsung

Чипы Samsung 3D V-NAND 9-го поколения с более чем 300 слоями будeт выпускаться с использованием метода двойного стекирования, который Samsung впервые применила в 2020 году при производстве 176-слойных микросхем 3D NAND 7-го поколения. Метод подразумевает создание одного стека 3D NAND на кремниевой пластине диаметром 300 мм, а затем последующее наслоение второго стека поверх первого. На основе чипов флеш-памяти высокой плотности с более чем 300-ми слоями производители смогут создавать недорогие твердотельные накопители или удешевлять SSD, уже представленные на рынке.

Что касается той же SK hynix, то компания ранее озвучила планы начать производство 321-слойной 3D NAND-памяти в 2025 году, используя архитектуру с тремя стеками. Производство этих микросхем отличается от метода Samsung и подразумевает соединение трёх отдельных наборов слоёв. С одной стороны, производство такой памяти будет требовать больше шагов и потребует больше материалов по сравнению с конкурентом, однако такой подход призван повысить уровень выхода годных чипов, поскольку производить стеки флеш-памяти с меньшим количеством слоёв проще.

Утечки дорожных карт Samsung предполагают, что компания после завершения цикла производства 3D NAND 9-го поколения может воспользоваться методом тройного стека для выпуска 430-слойных микросхем 3D NAND 10-го поколения. Некоторые эксперты в разговоре с изданием Seoul Economic Daily предположили, что производство чипов флеш-памяти 3D NAND с более чем 400 слоями потребует архитектуры тройного стека из-за возможных проблем с процентом выхода годных микросхем. Разумеется, это увеличит объёмы использующегося сырья и другие затраты в расчёте на одну пластину.

В 2022 году Samsung заявила, что рассчитывает выйти на производство 1000-слойных чипов флеш-памяти к 2030 году.

На саммите Flash Memory Summit (FMS) 2023 компания SK hynix первой в индустрии показала образец флеш-памяти с более чем 300 слоями. Так будет выглядеть будущее, когда интеллектуальные помощники станут вездесущими. Компания ещё не до конца завершила разработку новой и намного более плотной памяти, но обещает сделать это в течение следующего года, чтобы начать выпуск новинки в первой половине 2025 года.

Источник изображения: SK Hynix

Чипы 321-слойной флеш-памяти опираются на трёхбитовые ячейки памяти (TLC). Ёмкость одной микросхемы будет составлять 1 Тбит. Современная 238-слойная 3D NAND компании обладает вдвое меньшей ёмкостью — 512 Гбит. Переход от производства 238-слойной памяти к выпуску 321-слойной в пересчете на биты увеличит выход ёмкости с каждой кремниевой пластины на 59 %.

Первый доклад специалистов SK hynix о разработке 300-слойной памяти состоялся в марте этого года на конференции ISSCC 2023. Из представленных тогда документов следует, что 300-слойные микросхемы SK Hynix получат также улучшенную архитектуру, что неизбежно идёт за наращиванием числа слоёв и увеличением числа соединений, а также несколько видоизменённые сигналы управления и программирования. В своей совокупности это позволит увеличить пропускную способность памяти 3D NAND с 164 Мбайт/с до 194 Мбайт/с. Также возрастёт энергоэффективность решений за счёт более высокой плотности записи.

Наконец, компания призналась, что параллельно с разработкой 300-слойной памяти начала проработку интерфейсов следующего поколения, а именно PCIe 6.0 и UFS 5.0. Последний, как нетрудно догадаться, будет также использоваться для накопителей на 300-слойных микросхемах и не только. Чуть больше подробностей по 300-слойным флеш-чипам SK Hynix можно прочесть в архиве наших новостей за март.