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漫谈@@QLC其二@@：扛起@@NAND家族@@重任@@，老四@@QLC

judy — Wed, 22 Nov 2023 02:12:39 +0000

2005年@@Apple iPod第一次使用了@@@@NAND介质@@来@@取代@@HDD作为存储设备@@，彼时的@@@@NAND还是@@@@SLC介质@@，开启了@@NAND作为电子产品@@主要存储介质@@序幕的@@开端@@。

2006年@@，第一款某牌@@SLC SSD正式零售@@；不到@@两年@@@@，由于@@MLC本身稳定性足够好@@，2008年@@就有了某牌@@MLC与@@SLC SSD并行发售@@；2012年@@，首款@@TLC SSD面世@@（彼时还是@@@@@@2D NAND），2015年@@TLC颗粒@@在@@争议中@@成长@@，日渐成熟@@，成为@@SSD厂商眼中@@最佳解决方案的@@存储颗粒@@@@，SSD NAND介质@@从@@@@MLC到@@TLC，用了@@5到@@7年@@；2016年@@，首批@@QLC SSD面世@@（3D NAND）；

2022年@@，PLC demo样品在@@@@FMS峰会上@@首现@@，某大厂开始@@谈论@@HLC NAND，包括@@使用了@@液氮冷却操作条件@@，但@@这些都还只是@@在@@实验室阶段@@。

今天@@，TLC依然为@@SSD/嵌入式存储中@@的@@主力@@NAND颗粒@@，但@@QLC开始@@登上@@舞台@@，发起挑战@@，和@@2016年@@那时的@@自@@己相比@@，QLC实力大增@@。NAND家族@@，从@@老大@@@@SLC开始@@，到@@老二@@@@MLC和@@老三@@@@TLC，再到@@今天@@的@@老四@@@@QLC NAND，发挥自@@身优势@@，克服自@@身不足@@，一代代传承下来@@@@，扛起@@家族@@事业的@@重任@@。

NAND发展史及扩容方法@@

自@@1987年@@NAND被发明以来@@@@，无论是@@@@2D还是@@@@3D时代@@，推动@@NAND技术@@发展的@@核心推动@@力是@@提升性能@@@@、提高寿命@@@@@@、提升可靠性@@、增加存储密度@@及降低每@@GB成本@@。而实现增加存储密度@@及降低每@@@@GB成本@@，靠的@@是@@@@NAND的@@扩容@@，主要的@@手段如@@下图@@@@@@：

来@@源@@：网@@络@@

Logical Scaling：逻辑扩展是@@用@@NAND比特位扩展来@@提升存储密度@@的@@方法@@，如@@SLC->PLC。

Vertical Scaling：意思是@@在@@@@Z方向上@@增加@@3D NAND层@@数@@。Vertical Scaling是@@3D NAND当前@@增加存储密度@@最重要的@@方法@@，但@@层@@数@@越高@@，设计@@和@@生产的@@挑战也越大@@。

Lateral Scaling：3D NAND在@@2D平面空间@@XY如@@何微缩以达到@@增加存储密度@@的@@方法@@。

Architecture Scaling：CMOS和@@Array如@@何进行架构@@设计@@@@，如@@CUA、CBA等架构@@@@。

本文我们主要看看逻辑扩展方法@@，NAND Cell单元从@@可以存储@@1个@@比特@@到@@@@2个@@、3个@@、4个@@比特@@，相当于容量@@从@@@@@@1X提升到@@@@2X、3X、4X，是@@一种不需要改变@@NAND Die的@@物理设计@@而达到@@容量@@倍@@增的@@好方法@@。当前@@，4X存储容量@@的@@@@QLD NAND已商用量产多年@@@@，基本成熟和@@稳定@@。

NAND容量@@大幅增长@@，不仅可以给用户带来@@购买每@@GB成本@@的@@快速下降@@，而且也为大容量@@应用例如@@@@SSD提供了一个@@绝佳方法@@。因此@@，SSD容量@@从@@@@2007年@@32GB的@@小可爱@@，到@@如@@今消费级@@@@SSD可以提供高达@@@@8T容量@@，企业级甚至可以提供高达@@@@@@256TB容量@@的@@巨兽@@。

当然@@，从@@SLC到@@QLC的@@转变@@，NAND牺牲了性能@@@@、寿命@@及某些条件下可靠性等@@NAND指标@@，发现问题解决问题@@，随着@@NAND设计@@和@@制造工艺的@@提升@@，配合系统层@@面控制器和@@固件纠错能力@@、算法的@@提升@@，基本上@@已经让@@QLC NAND变得可用和@@好用@@。

NAND家的@@几兄弟@@

从@@量产和@@出生时间来@@看@@，NAND家有四兄弟@@，老大@@SLC老二@@MLC老三@@TLC和@@老四@@@@QLC，各个@@兄弟在@@不同时间出生@@，脾性不同@@（如@@下图@@@@），在@@不同时期轮番上@@阵@@，为家族@@事业奋斗拼搏@@，发挥各自@@能力@@，扛起@@了家族@@重任@@@@。

来@@源@@：网@@络@@

SLC NAND（高性能@@@@、高寿命@@@@、容量@@低@@、价格@@最贵@@）

作为家中@@长子@@，老大@@SLC NAND的@@每个@@单元存储@@一位比特@@，0或@@1，写入和@@读取数据都很快@@，性能@@最佳@@，提供高达@@10万个@@@@P/E周期@@，寿命@@最高@@，但@@密度@@最低@@，老大@@SLC闪存每@@GB价格@@最贵@@。作为家中@@长子@@，老大@@SLC曾经是@@家族@@中@@唯一之选@@。如@@今性能@@和@@寿命@@最强的@@@@SLC在@@对写和@@耐久度要求很高的@@行业得以应用@@。目前老大@@已交棒@@，原生@@SLC NAND在@@原厂中@@产能分配极低@@，但@@各家原厂开放@@TLC和@@QLC颗粒@@接口@@，让用户可以将其配置成@@pSLC模式使用@@，享受@@SLC颗粒@@类似的@@性能@@和@@寿命@@@@。

MLC NAND（较高性能@@@@@@、较高寿命@@@@@@、容量@@低@@、较高价格@@@@）

老二@@MLC NAND每个@@单元存储@@二位比特@@，数据密度@@是@@@@SLC的@@2倍@@，提供高达@@10000 P/E周期@@，寿命@@是@@@@SLC的@@1/10。凭借@@较高性能@@@@@@和@@较高寿命@@@@@@@@，老二@@MLC在@@服务器@@、工规级应用较多@@。

TLC NAND（性能@@、寿命@@、容量@@和@@价格@@@@，最优平衡的@@颗粒@@@@）

老三@@TLC NAND每个@@单元存储@@3个@@比特@@，P/E周期@@降至@@MLC的@@1/3。老三@@TLC较老二@@@@MLC在@@数据密度@@上@@提升了@@50%，因此@@价格@@变得比@@MLC要便宜@@。凭借@@“足够用@@@@”的@@寿命@@和@@性能@@@@，目前在@@消费级@@@@SSD、eMMC、UFS等产品@@中@@@@，采用@@TLC是@@最优平衡的@@存储方案@@，性能@@、寿命@@、价格@@、容量@@等多个@@方面达到@@了较好的@@平衡@@。

QLC NAND（性能@@、寿命@@、容量@@和@@价格@@@@，极致性价比的@@颗粒@@@@）

老四@@QLC NAND每个@@单元存储@@4个@@比特@@，性能@@和@@耐久性比@@TLC要低@@。在@@QLC推出初期寿命@@为弱项@@，但@@随着@@技术@@的@@@@提升目前寿命@@已经接近主流@@TLC的@@水平@@。老四@@QLC较老三@@@@TLC在@@数据密度@@上@@提升了@@33%，因此@@价格@@更便宜@@。老四@@QLC自@@2015年@@出生@@，曾被消费者诟病问题有性能@@低@@、寿命@@低和@@可靠性较差@@，比较有争议@@。到@@目前@@NAND闪存行业已迭代三到@@四代@@QLC NAND颗粒@@，寿命@@、性能@@和@@可靠性三个@@维度都做了全面的@@提升@@，老四@@在@@长大@@，问题孩子变得优秀@@，在@@各项考试中@@取得接近@@TLC的@@成绩@@，比如@@@@SSD跑分@@，凭借@@极致性价比优势开始@@登上@@舞台@@@@。

老四@@挑大梁@@

比起前三位大哥@@，老四@@QLC单元空间内的@@存储容量@@@@最高@@，价格@@最低@@。性能@@和@@寿命@@的@@不足却可以通过相应系统方案@@（比如@@@@SLC cache write）来@@弥补@@，未来@@有取代@@TLC成为@@消费类产品@@的@@首选存储颗粒@@@@。

技术@@上@@@@，以致态@@@@Ti600 SSD为例@@，我们看下老四@@@@QLC的@@潜力@@：

性能@@，消费级@@QLC SSD会启用@@SLC cache来@@Burst用户的@@读写性能@@@@@@，基本可以做到@@@@PCIe 3.0和@@PCIe 4.0前端最高性能@@@@@@，基本同@@TLC SSD读写性能@@@@。

寿命@@，消费级@@QLC NAND按@@1T容量@@SSD生命周期@@内总写入数据量@@TBW在@@400TB左右@@，完全满足@@PC OEM和@@零售渠道类市场对@@SSD TBW的@@要求@@。

在@@性能@@@@、寿命@@和@@可靠性完全@@“够用@@”的@@情况下@@，当年@@老三@@@@TLC取代老大@@@@SLC和@@老二@@@@MLC走过的@@路@@，未来@@几年@@老四@@@@QLC会重演@@，老四@@QLC凭借@@自@@身实力和@@不断进步的@@系统解决方案的@@配合@@，将扛起@@@@NAND家族@@的@@重任@@。

本文转载自@@@@：长江存储@@系统解决方案@@

中@@国再次实现突破@@！全球最先进的@@@@3D NAND存储芯片@@@@被发现@@

judy — Wed, 25 Oct 2023 06:40:05 +0000

TechInsights在@@一款消费电子产品@@中@@发现了世界上@@最先进的@@@@3D NAND存储芯片@@@@，它来@@自@@中@@国顶级的@@@@3D NAND制造商长江存储@@@@。3D NAND存储器是@@人工智能@@(AI)和@@机器学习等高性能@@@@计算@@(HPC)的@@重要组成部分@@。3D NAND存储器代表了存储芯片@@@@设计@@的@@最前沿@@，对于人工智能等高性能@@@@@@、高带宽计算至关重要@@。这是@@@@TechInsights看到@@的@@首个@@具有超过@@200个@@活跃字线的@@四层@@存储单元@@(QLC) 3D NAND芯片@@。

TechInsights在@@2023年@@7月@@推出的@@致态@@固态硬盘@@@@(SSD)中@@(图@@2和@@图@@@@3)发现了由长江存储@@制造的@@@@232层@@QLC 3D NAND芯片@@(图@@1)。这种新的@@@@QLC芯片@@具有@@19.8 Gb/mm2的@@商用@@NAND产品@@中@@最高的@@比特密度@@@@。

图@@1：长江存储@@232L QLC芯片@@

图@@2：致态@@Ti600 1TB固态硬盘@@

此次发现的@@关键要点@@：

长江存储@@再次证明了他们为@@3D NAND TLC和@@QLC应用开发的@@@@Xtacking 混合键合技术@@的@@@@价值@@。Xtacking 3.0 232L采用@@BSSC技术@@，提高了良率和@@性能@@@@，降低了成本@@@@。

尽管受到@@制裁后困难重重@@——包括@@该公司受限于向苹果供应基于中@@国生产的@@@@iPhone零部件@@，以及被列入美国的@@实体名单@@，但@@长江存储@@仍在@@静静地开发最先进的@@技术@@@@。

近期存储市场的@@低迷@@，以及许多内存制造商专注于节省成本@@的@@举措@@，可能为长江存储@@提供了机遇@@，使其具有领先的@@更高比特密度@@的@@@@3D Xtacking NAND。

本次的@@发现超越了同样在@@开发@@232层@@QLC 3D NAND器件的@@美光和@@英特尔@@(Solidigm)。值得注意的@@是@@@@，三星目前的@@战略是@@专注于@@V9 3D NAND的@@TLC和@@QLC，因此@@没有在@@@@236层@@(V8) 3D NAND上@@开发@@QLC。但@@是@@@@，三星在@@上@@周举行的@@@@“内存技术@@日@@”上@@，首次公开了面向移动@@市场的@@@@QLC产品@@。这是@@@@采用@@@@176层@@(V7)技术@@的@@@@512GB UFS 3.1产品@@。SK海力士的@@主要业务是@@@@TLC，而不是@@@@QLC产品@@。

越来@@越多的@@证据表明@@，中@@国正在@@努力克服贸易限制@@、建立本土半导体供应链的@@势头比预期的@@要成功@@。

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关于@@TechInsights

TechInsights是@@全球领先的@@先进技术@@分析和@@知识产权服务提供商@@。三十年@@来@@@@，我们一直致力于支持一个@@公平的@@市场@@，让半导体和@@电子知识产权实现创新@@并达成变现@@。我们为超过@@200家的@@全球半导体@@、微电子以及全球科技巨头提供最值得信赖的@@技术@@分析和@@解决方案@@，帮助客户做出最明智的@@技术@@和@@投资决策@@。近日@@，我们收购了一批专业的@@行业机构@@，为半导体行业提供技术@@进展@@、成本@@和@@市场动态方面的@@信息@@。

TechInsights成立于@@1989年@@，总部位于加拿大渥太华@@，并在@@世界多地设立了分支机构@@。TechInsights为客户提供先进的@@逆向工程服务@@。我们拥有全球领先的@@实验室@@、先进的@@工具和@@设备@@，能够在@@逻辑@@、图@@像传感器@@、物联网@@@@连接@@SoC、移动@@RF创新@@、存储和@@电源半导体方面进行深入的@@@@，世界级的@@分析@@。

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文章来@@源@@@@：TechInsights

长江存储@@推出搭载晶栈@@@@®3.0架构@@，IO速度@@达@@2400MT/s的@@第四代@@TLC三维闪存@@X3-9070

judy — Wed, 03 Aug 2022 02:29:31 +0000

今日@@，长江存储@@科技有限责任公司@@（长江存储@@）在@@2022年@@闪存峰会@@（FMS）上@@正式发布了基于晶栈@@@@®（Xtacking）3.0技术@@的@@@@第四代@@@@TLC三维闪存@@X3-9070。相比长江存储@@上@@一代产品@@@@，X3-9070拥有更高的@@存储密度@@@@，更快@@的@@@@I/O速度@@，并采用@@@@6-plane设计@@，性能@@提升@@的@@同时功耗更低@@，进一步释放系统级产品@@潜能@@。

自@@2018年@@问世以来@@@@，晶栈@@®（Xtacking）技术@@已成为@@@@长江存储@@助推闪存行业发展的@@关键动力之一@@。存储阵列和@@外围电路的@@混合键合工艺为闪存产品@@带来@@了更高的@@密度@@@@、更快@@的@@@@I/O速度@@和@@更短的@@产品@@上@@市周期@@@@。随着@@长江存储@@晶栈@@@@®3.0的@@推出@@，新一代@@X3系列闪存产品@@将为大数据@@、5G、智能物联@@（AloT）及其他领域的@@多样化应用@@带来@@新的@@机遇@@。

经历了晶栈@@@@®从@@1.0到@@3.0的@@迭代发展@@，长江存储@@在@@三维异构集成领域已积累了丰富的@@经验@@，并基于晶栈@@@@®技术@@成功打造了多款长江存储@@系统解决方案@@产品@@@@，包括@@SATA III、PCIe Gen3、Gen4固态硬盘@@，以及用于移动@@通信和@@其他嵌入式应用的@@@@eMMC、UFS等嵌入式存储产品@@@@，获得了行业合作伙伴的@@广泛好评@@。

“长江存储@@自@@研晶栈@@@@®3.0架构@@的@@问世是@@其在@@@@3D NAND赛道上@@的@@重要突破@@，” Forward Insights 创始人兼首席分析师@@ Gregory Wong表示@@，“事实证明@@，存储阵列和@@外围逻辑电路的@@混合键合技术@@对推动@@@@3D NAND 技术@@发展和@@创新@@至关重要@@。搭载先进的@@闪存技术@@晶栈@@@@®3.0平台@@，X3-9070是@@一个@@关键的@@行业里程碑@@。这也预示着@@，存储单元和@@外围逻辑电路混合键合的@@技术@@@@，将有望成为@@未来@@的@@行业主流@@。”

作为一款创新@@产品@@@@，长江存储@@X3-9070兼具出色的@@性能@@@@、更佳的@@耐用性以及高质量可靠性@@，并通过美国电子器件工程联合委员会@@（JEDEC）定义的@@多项测试标准@@。

X3-9070具有如@@下技术@@特点@@：

性能@@：X3-9070实现高达@@2400MT/s的@@I/O传输速率@@，符合@@ONFI5.0规范@@；相较于长江存储@@上@@一代产品@@实现了@@50%的@@性能@@提升@@@@；
密度@@：得益于晶栈@@@@®3.0的@@架构@@创新@@@@，X3-9070成为@@了长江存储@@历史上@@密度@@最高的@@闪存颗粒@@产品@@@@，能够在@@更小的@@单颗芯片@@中@@实现@@1Tb的@@存储容量@@@@；
提升系统级产品@@体验@@：得益于创新@@的@@@@6-plane设计@@，X3-9070相比传统@@4-plane，性能@@提升@@50%以上@@@@，同时功耗降低@@25%，能效比显著提升@@，可为终端用户带来@@更具吸引力的@@总体拥有成本@@@@（TCO）。

长江存储@@执行副总裁陈轶表示@@@@：“X3-9070闪存颗粒@@是@@长江存储@@近年@@来@@在@@三维闪存@@领域的@@匠心之作@@，它拥有出色的@@性能@@表现和@@极高的@@存储密度@@@@，能够快速高效地应用于主流商用场景之中@@@@。面对蓬勃发展的@@@@5G、云计算@@、物联网@@@@、自@@动驾驶@@、人工智能等新技术@@带来@@的@@全新需求和@@挑战@@，长江存储@@将始终以晶栈@@@@®为基点@@，不断开发更多高品质闪存产品@@@@，协同上@@下游存储合作伙伴@@，用晶栈@@@@®为存储产业赋能@@，践行@@‘成为@@存储技术@@的@@@@领先者@@，全球半导体产业的@@核心价值贡献者@@’的@@使命和@@责任@@。”

长江存储@@致力于成为@@全球半导体产业链值得信赖的@@合作伙伴@@，持续拓展创新@@边界@@，推动@@三维闪存@@技术@@向更高@@、更快@@、更强发展@@。

关于@@长江存储@@@@

长江存储@@科技有限责任公司@@成立于@@@@2016年@@7月@@，总部位于武汉@@，并在@@北京@@、上@@海@@、深圳等地设有研发中@@心及销售服务网@@点@@。长江存储@@是@@一家专注于@@3D NAND闪存设计@@制造一体化的@@@@IDM集成电路企业@@，除嵌入式存储芯片@@@@@@，长江存储@@还面向全行业客户提供商用级@@、企业级与@@消费级@@固态硬盘@@产品@@和@@完整的@@系统解决方案@@，广泛应用于移动@@通信@@、消费数码@@、计算机@@、服务器及数据中@@心等场景@@。