1000层闪存?铠侠:完全可行!
嘉宾专访 2025-03-29 18:30 半导体行业观察
过去几年,闪存巨头正在围绕着3D NAND Flash的层数展开了激烈的激增。以至于大家纷纷开始喊出了1000层NAND Flash的目标。
但可以预见的是,随着层数的增加,如何更好地进行高纵横比 (HAR) 蚀刻和沉积,以确保所有这些层中的字符串始终一致且无空隙,会成为一个难以回避的挑战。而且,由于多晶硅沟道的总电阻增加,沟道高度也对读取电流构成挑战。其实,随着而来的种种挑战,增加了大家对闪存能否走向1000层(甚至更多层)的担忧。
针对这个问题,铠侠高管在早前举办的CFMS | MemoryS 2025存储峰会中告诉半导体行业观察:“从技术来讲,1000层以上是可以实现的,但取得性能和成本之间的适当平衡非常重要。”
从这个回答背后,我们看到了这家日本闪存巨头的技术发展思路。
铠侠闪存,双管齐下
“提高堆叠层数增加的成本和技术难度较大。”铠侠高管在与半导体行业观察等交流时坦言。“所以我们将推进包括水平方向在内的位密度。”他接着指出。在他们看来,闪存发展的重点的不是增加堆叠层数,而是提高位密度。
有见及此,铠侠通过更好地平衡堆叠、横向收缩、CBA技术等来开发产品。他们同时认为,今后,进一步提升性能(I/F速度)、实现低功耗会变得非常重要。
铠侠电子(中国)有限公司董事长兼总裁岡本成之先生在CFMS | MemoryS 2025同期的高峰论坛演讲中也透露:“通过CBA晶圆绑定架构实现存储单元的整合,铠侠执行了一个称之为双管齐下的战略和策略。”
据介绍,铠侠闪存路线图可以分为两个:第一是使用前沿的高存速和高密度存储单元;第二个是使用折旧产线生产的存储单元。在他们看来,这两个方向都能够实现成本的降低,并且以更高的性能支持规模化的发展。
在接下来的演讲中,岡本成之先生以最新的BiCS10和上一代产品为例,讲述了公司这两个方向的优势,资料显示,BiCS10是由铠侠与闪迪公司在今年二月底联合发布的一项尖端3D闪存技术,凭借4.8Gb/s NAND接口速度、卓越的能效以及更高的位密度,树立了行业新标准。据介绍,新一代闪存与公司突破性的CBA(CMOS directly Bonded to Array,外围电路直接键合到存储阵列)技术相结合,以使存储晶圆与CMOS电路晶圆相结合,可以满足多种需求。同时,借助采用最新的NAND闪存接口标准Toggle DDR6.0以及SCA(独立命令地址)协议(一种全新的接口命令地址输入方式),同时还整合了PI-LTT(电源隔离低抽头终端)技术,进一步降低了功耗。
基于此独有的高速技术优势,两家公司的新一代3D闪存较目前量产的第八代产品(BiCS FLASH generation 8)实现了33%的NAND接口速度提升,达到4.8Gb/s。此外,该技术也显著提升了数据输入/输出的能效,输入功耗降低10%,输出功耗降低34%,成功实现了高性能与低功耗的最优平衡。
两家公司预展第十代3D闪存(BiCS FLASH generation 10)技术时介绍,通过将存储层数增至332层并优化晶圆平面布局以提高平面密度,使位密度提升了59%。
岡本成之先生表示,BiCS10所体现的就是“前沿存储单元与最新晶圆”的方向,能以低成本提供最高的性能和最高的密度,表现出了出色的切换速度、单元密度、数据输入、数据输出功率效率方面的特性。
至于上一代产品,则是作为第二个分支——使用折旧产线生产的存储单元的展现。据介绍,这种采用旧机器和最新的晶圆绑定制成的存储单元虽然没有最高密度的存储单元,但是由于它折旧较少,所以成本会有所降低,适用于PCle6。
QLC,大有可为
在与铠侠的交流中,大家较为关心的另一个重点是QLC是否可靠。因为一直以来,耐久性、性能和数据可靠性等问题,成为大家大规模使用这项技术的一个担忧。但铠侠方面表示,对于大容量应用领域,QLC产品非常适用。
岡本成之先生在演讲中则以闪存的演变,证实了QLC的可靠性。他表示,从2010年推出SLC,到TLC(2017年),再到QLC,性能都是在下降的。但是随着内存技术的演变,2025年的QLC性能已经比2017年的TLC快很多。
铠侠也于去年夏天发布了世界上容量最大的NAND芯片——BiCS8 2Tb QLC内存,可在内部制作小型11.5×13.5毫米4TB封装,16个芯片。
据介绍,凭借其最新的BiCS FLASH技术,通过专有工艺和创新架构,铠侠在这个QLC内存上实现了存储芯片的纵向和横向缩放平衡。此外,依赖于突破性的CBA,改善村以提供更高的位密度和业界领先的接口速度(3.6Gbps()。这些先进技术的应用,共同促成了2Tb QLC存储器的诞生,成就了当时业界容量最大的存储器。
基于此存储器,铠侠推出了122TB QLC 企业级固态硬盘 LC9,为AI存储提供了新选择。
据介绍,规格为U.2 2.5英寸的LC9存储密度超过每平方毫米23Gb,每16个Die封装为一颗芯片(尺寸13.5x11.5×1.5毫米),单颗容量就做到了4TB;它升级支持PCIe 5.0 x4,这点取得领先,而且提供两个端口,可配置为双PCIe 5.0 x2,此外还符合NVMe 2.0、NVMe-MI规范,支持掉电保护、端到端数据保护;标称顺序读取速度可达12GB/s,而顺序写入速度为3GB/s,因此只适合读取密集型负载场景;可靠性方面,支持每天0.3次全盘写入,而写入效率对比第五代BiCS提高了70%。
在铠侠看来, 服务器和存储企业市场每年都在以20%的硬件更新率保持稳定,然而在2025年由ChatGPT引发的AI大浪潮彻底改变了这一现状。在2024年,云服务提供商的投资集中于GPU的服务器,因此这就需要高容量、高密度和节能的存储节点。
“GPU价格上涨创造了新的价值,比方说最大程度的利用GPU是首要任务,其次HBM DRAM和作为HBM缓存的高速存储节点是大家所期望的。基于HDD的存储无法支持这种新的价值,因此要开创SSD演变的新视野。”岡本成之先生说。
他指出,由于AI推理型服务器针对企业、用户执行各种特定的推理,所以每台服务器的搭载存储容量比学习型服务器小,但是预计服务器台数会增加,这将会带动更高速、更大容量的SSD需求的增长。
“铠侠可以为客户提供采用BiCS闪存技术和SSD技术演变的产品。”岡本成之先生重申。