【产业信息速递】三大闪存巨头的新“武器”

来源:世展网 分类:半导体行业资讯 2022-07-15 12:59 阅读:*****
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2025年中国西部半导体及集成电路产业博览会西安半导体展

2025-07-25-07-27

距离7

(信息来源:半导体行业观察)

 

现在,三星、SK hynix、KIOIXA和西部数据 (WD) 等其他领先的 3D NAND 厂商已经完成了风险产品阶段,并刚刚进入大批量产品阶段,SSD 应用的良率更高。162L/176L TLC 芯片具有 512Gb 或 1Tb 内存容量,可用于 UFS(移动)或 cSSD/eSSD 产品(例如 SK hynix Platinum P41 PCIe NVMe Gen4 SSD)的TLC 或 QLC 操作。

 

美光去年领先于其他厂商发布了 176L 3D NAND 产品,而其他厂商似乎在 NAND 供应不足的市场气氛中平息了呼吸。关于芯片的性能,所有 162L/176L 3D NAND 芯片看起来都相当有竞争力。例如,芯片的程序吞吐量为 40 ~ 50 μs,平均读取时间 (tR) 为 160 ~ 184 MB/s。

 

再次,美光首先展示了 176L CTF CuA 3D NAND 芯片,195T 用于 512Gb TLC。与之前的 128L 512Gb TLC 芯片 (7.755 Gb/mm2)相比,通过大幅缩小芯片尺寸,512Gb TLC 芯片的位密度达到 10.273 Gb/mm2。

 

2-deck 结构 (88L+88L)已用于垂直 NAND 串集成,仅与 Intel 除外(144L FG CuA 的 3-deck 结构)。对于三星来说,512Gb 176L TLC芯片将是第一代Cell-on-Periphery、COP (CuA)、TCAT V7 V-NAND,接下来的1Tb 238L TLC产品将是第二代COP TCAT V8 V-NAND . 虽然三星 176L TLC 芯片的位密度 (8.5 Gb/mm2) 比 SK hynix 512Gb 176L V7 4D PUC NAND (10.8 Gb/mm2) 和 KIOXIA/WD 1Tb 162L CuA BiCS6 NAND (10.4 Gb/mm2),预计三星 238L TLC 裸片将增加到 11.5 Gb/mm2。

 

即使是 238L,三星也将保留 2 层结构,这是三星在 3D NAND 技术方面的优势之一。162L BiCS6 3D NAND 将是铠侠/WD 第一款采用 CuA 概念的产品。

表 1.即将推出的新型 3D TLC NAND 芯片比较;三星176L 和 238L、SK 海力士 176L、KIOXIA/WD 162L(来源:ISSCC2021、ISSCC2022)

 

未来如何增加3D NAND的存储容量?

 

尽管业界已经超越了具有 CuA(或PUC 或 COP 或 Xtacking)概念的 128 堆叠 WL 结构,但 3D NAND 存储设备现在面临许多挑战,例如减少单元串电流、增加工艺吞吐量、工艺不均匀性、缺陷、寄生负载增加、外围面积减少、WL 通道电容增加、RC 延迟变化、WL上升时间和单元间干扰增加,以及读/写速度降低。

 

此外,3D NAND 产品也需要高带宽。为了应对和克服上述挑战,NAND 厂商已成功开发并应用了新的创新和技术,用于即将推出的 176L/238L NAND 存储设备,例如:

 

三星 176L TLC V7 V-NAND

 

  • 三星第一代COP 结构

  • 2步BL 强制 (TBF)、2步BL/WL 强制 (TBWF) 以最小化电池 Vt 变化

  • MIM 垂直电容(电荷泵,CP)最大限度地提高电源效率并减少 CP 面积

  • 通过 LTT 或 CTT 接口切换DDR5.0

 

三星 238L TLC V8 V-NAND

 

  • 三星第 2代COP 结构

  • 2层集成

  • 偏移消除感应锁存器 (OCSL) 方案以改善 V行程偏移

  • 四组无干扰读取 (Q-IFR) 方案以减少单元耦合(V t shift @Read)

  • 用于降低 CSL 噪声的 CSL 噪声跟踪(CSL补偿)方案

  • 代码自适应直流保持以减少 tCS(建立时间)和功耗

  • 切换 DDR5.0 接口

 

SK 海力士 176L TLC V7 4D PUC

 

  • SK hynix的第 3代 4D PUC NAND 结构

  • 12 级页面缓冲区 (PB)

  • 1:1 PB 到缓存连接总线 (PBUS)

  • 具有半平面激活的居中 X 解码器 (XDEC)

  • 新的字符串提升(未选择的字符串提升方案)

  • 自适应 WL 过载 (OVD)

  • 用于可变级和频率电荷泵的本地泵升压

 

铠侠/WD 162L TLC BiCS6

 

  • 铠侠/WD第一代 CuA BiCS 和第六代BiCS

  • 异步独立平面读取 (AIPR) 技术

  • 新的增强传感(SEN Isolation)方案

  • IO 占空比校正 (IO-DCC) 方案

  • 用于逻辑电路的新扫描链(测试)

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