原厂3d nand大揭秘,从32层提升到128层以及更高,这给产业带来怎样的变化?-ag官方登录入口

2019-07-04 admin 453

在三星、东芝存储器(tmc)、西部数据、美光、sk海力士等3d技术快速发展的推动下,不仅nand flash快速由2d nand向3d nand普及,2019下半年原厂将加快从64层3d nand向96层3d nand过渡,同时推进下一代128层3d nand技术发展进程。

从2013年三星研发出24层3d nand,到日前sk海力士首发128层1tb 4d nand,原厂快速发展的3d技术使得业内人士预测,2023年有望突破200层,甚至更高,而在这个快速发展的过程中,各家原厂3d nand速度、容量、成本、功耗等都在不断的优化,加强市场竞争力。

2019下半年96层3d nand抢市占,稳固成本竞争力是关键

自2018年开始,全球经济增长趋缓,半导体市场需求下滑,再加上nand flash和dram价格持续表现跌势,原厂库存水位持续攀高,同时asp价格也在持续下滑。据中国闪存市场chinaflashmarket数据统计,2019年q1整体nand flash销售额107.5亿美金,环比减少23%,dram整体销售环比减少了28%至161.5亿美元,在美光最新q3财季中,利润再次同比大跌78%。

到2019下半年,原厂将陆续出货96层3d nand,预计到年底前部分原厂就可实现从64层向96层3d nand的技术过渡,以提高3d技术稳固在市场上的成本竞争力。

64层 vs 96层,如何实现3d nand容量和产量的增加?

▽ 64层tlc 3d nand

目前主流的64层3d nand技术,东芝存储器、三星和美光量产同等容量的512gb,单颗die尺寸大小分别为132mm²、128.5mm²和110.5mm²,用同样大小的wafer晶圆,切割出来的die的颗数,三星和东芝存储器相差无几,而美光的产量因为die的尺寸更小,产出要更高。

3d nand技术对比:

美光3d技术发展路线图

▽ 96层tlc 3d nand

以东芝存储器96层3d nand量产512gb容量为例,单颗die尺寸大小为86.1mm²,相较于上一代的64层3d nand量产512gb,相同大小wafer晶圆条件下,单颗die产量将增加35%,这意味着成本也会随之降低,这也是东芝存储器和西部数据积极采用新一代96层3d nand推出ufs、ssd等新品的主要原因。

另一方面,东芝存储器和西部数据在2019年q1财报中双双表现亏损之势,其中西部数据q3财季净亏损5.81亿美元;东芝存储器q4财季净亏损193亿日元。西部数据计划从2019下半年开始出货96层3d nand,并于年底前实现技术的切换,这将助力提高其在市场低成本的优势,以及获得更多的市场份额。

96层 vs 128层:下一代尺寸更小,容量更大,产量更多

继sk海力士率先发布128层4d nand之后,预计三星、东芝/西部数据、美光等128层3d nand也将会陆续发布,早前已传出东芝和西部数据研发出128层3d nand,美光近期也声称128层3d nand进展顺利,而基于更高层数堆叠的128层3d技术可实现更高的存储容量。

  • 三星32层量产128gb,单颗die的尺寸大小为68.9mm²,等于1.86gb/mm²;
  • 三星64层量产512gb,单颗die的尺寸大小为128.5mm²,等于3.98gb/mm²;
  • 美光96层量产512gb,单颗die的尺寸大小为82.2mm²,等于6.23gb/mm²;
  • 东芝存储器128层量产512gb,单颗die的尺寸大小为66mm²,等于7.8gb/mm²。

结论1:从32层3d nand发展到128层3d nand,每平方gb量增长了3倍多,这是nand flash容量呈现持续增长趋势的主要因素。

结论2:每一次3d技术升级,量产的die容量相同,die的尺寸不断缩小,同等大小的wafer晶圆产出的die的数量更多,成本也就更低。

要实现128层3d nand在市场上的普及,预计要等到2020年以后,从2021年产量逐步增加,届时nand flash产量将进一步增加,单位成本也将进一步下滑。

东芝存储器(tmc)3d技术发展路线图

新一代3d nand:1.4gbps传输速率,1.2v的工作电压

随着3d技术迭代更新,三星、东芝/西部数据、美光、sk海力士等96层3d nand将在2020年实现大规模普及,并逐步取代64层3d nand。除了sk海力士、长江存储也将导入128层3d nand,3d技术的发展不仅使容量向1tb普及,1.4gbps或更高的传输速度,以及1.2v的工作电压都将成为主流。

▼ sk海力士

日前,sk海力士首发的128层4d nand,能够实现1tb超高密度的nand flash,同时达到1.4gbps的数据传输速率,工作电压降至1.2v,相较于2018年推出的96层512gb tlc 4d nand i/o接口速度1.2gbps,性能提高了17%。

sk海力士3d技术发展路线图

▼ 三星

早在2018年,三星量产的90层以上堆叠的第5代v-nand,采用toggle ddr 4.0传输介面,传输速率就已达到了1.4gbps,工作电压从1.8v降至1.2v。三星2017年64层v-nand的 i/o数据传输速度为1gbps,比48层速度快1.5倍。

三星3d技术发展路线图

▼ 长江存储

长江存储64层nand预计将提前于第3季小量试产,利用xtackingtm技术可大幅提升nand i/o数据传输速度到3.0gbps,并计划在2020年跳过96层3d nand,直接进入128层3d nand堆叠,同时还将在2019年8年推出xtackingtm 2.0,将对128层3d nand技术进一步优化。

长江存储3d技术发展路线图

新一代3d nand将优先满足高端智能型手机市场和ssd需求

近几年,消费类和企业级ssd市场需求强劲,基于128层3d nand的技术优势,sk海力士将在2020上半年大规模生产2tb容量的消费类ssd,这将加快推动消费类ssd需求向tb以上转移,同时降低单位成本,提高消费者向更高容量转移的速度,扩大在市场上的普及率。

企业级市场,sk海力士也将基于128层3d nand推出16tb和32tb容量nvme ssd,满足云和数据中心领域需求,再加上三星、东芝存储器/西部数据、美光等也会跟进128层3d nand,预计16tb和32tb容量的企业级ssd将在2020年倾巢出笼,相较于目前传统hdd 16tb的容量,ssd在容量上已超越hdd。

另外,sk海力士正计划基于128层3d nand在2020上半年为高端旗舰智能型手机客户开发下一代ufs 3.1产品,更高的容量、更快的速度,以及更低的功耗,是下一代移动市场最佳的ag官方登录入口的解决方案,尤其是迎接5g爆发带来的新的应用商机,可为全球智能型手机需求在2020年复苏提供动力。【来源:

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