NAND​​走业里的one pick——容量 or 收入

原标题:NAND​​走业里的one pick——容量 or 收入

富国银走分析师Joe Quatrochi对外发布了一份描述NAND走业产能添长状况的表明。首因是投资者对公开报价的NAND走业供答商的益奇心。

奇台苓惠集团有限公司

操纵半导体技术(如气相沉积和蚀刻)在晶圆上迅速构建闪存裸片(flash die)。闪存代工运营商面临一个难题——如何挑高容量已足用户需求?

现在有五栽手段。一栽是经由过程在晶圆上构建3D NAND裸片,经由过程增补层数增补容量。第二栽是增补单位单元存储的比特位——比如从TLC变成QLC。

第三栽是缩短NAND裸片的单元物理尺寸,这也意味着每个晶圆上的裸片数目会越来越众。但单元要有存储重写值的郑重性,而在写周期方面的耐用性会随着进程大幼以及单元存储比特数的增补而降矮,然后最先展现瓶颈。

NAND走业平均参考指标

第四栽制造商制造出更众的晶圆,以每月晶圆产能(wspm)计算,这意味着一旦晶圆厂的晶圆产能得到足够分配,就要建造新的晶圆厂。

第五栽是同时选择两个或众个以上选项——增补层级,单位单元比特数,物理大幼以及晶圆月产能。

业内差别工艺制程的写入周期

Quatrochi的钻研深入晓畅了这些选择中所涉及的题目。

层数增补

增补层数意味着进程的复杂性和处理时间的添长。64层裸片上蚀刻要比96层的容易,并且随着层数增补到112、128、144层,难度会挨次增补。这意味着裸片的良率能够会大大消极。响答地产量消极会导致每TB NAND的成本上升。

NAND供答商及其已知的层级发展阶段

Quatrochi挑到了一个纵横比的题目,他指出,3D NAND的垂直堆叠属性使其越来越倚赖蚀刻工艺的精度均衡更高的纵横比,同时沉积实现晶圆上薄膜的一致性更添难得。

纵横比随着层数增补而升迁,展望一个96层设备纵横比约为70:1(相对64层为60:1)。纵横比的不息增补会导致在沉积和蚀刻步骤中展现很众湮没题目,包括各层厚薄不均,蚀刻不十足(打孔未到达底部),曲曲,扭曲及顶部和底部之间线宽转折。

这些题目能够会导致裸片失效,降矮晶圆制品率。增补层数还会增补处理时间,代外增补成本。

Quatrochi在表明中称,随着处理时间的增补/额外的处理进程,层数增补将导致更矮的晶圆产能。例如,据推想128层单层蚀刻的时间是96L蚀刻时间的2倍。

倘若每台机器花5天时间来制造一个晶圆,那么你能够达到6个的月度晶圆产能(平均每月30天)。倘若花10天时间则产能减半。供答商不得不考虑倘若他们的机器用两倍的时间来制造晶圆,经由过程增补层数让每个裸片容量增补30%,实际发售容量是否真的在增补。

解决由层数增补引首的制造题目的一栽手段是字符串堆叠(string stacking)。就是把两个48层裸片叠添制造96层的。云云减幼了孔蚀刻深度。

但字符串堆栈不是永远之计,字符串堆栈经由过程增补进程能够增补30% 的成本。容量相对升迁了,但很难均衡进程时间和成本增补。

随着层数的增补和计算变得更添复杂都在成为裸片制品率消极的因素。随着制造工艺的调整,产量往往会随着时间的添长而增补,但这并非精准科学。

单元比特位

另一个复杂因素是单元存储的比特位数目。如上所述,从SLC到MLC(每单元存储2个比特位)的升级,容量的增补是100%。转向TLC(每单元3个比特位)获得50%的容量升迁。但从TLC到QLC(每单元4个比特位)的过渡意味着容量挑高33%,而从QLC到PLC(每单元5个比特位)则增补25%,下一次能够只是20%。

实际产能(每个晶圆的TB容量)能够与理论收入有所差别。Quatrochi外示, QLC 3D NAND 晶圆容量推想达70TB。西部数据的112层QLC NAND容量推想比TLC 112层高40%。这比吾们仔细到的理论上33%添长要高。

单元存储NAND比特位越众,耐用性就会降矮。QLC NAND与TLC NAND相比,读写比特位必要更长的时间,产品展厅并且QLC比TLC单元的寿命短。PLC的情况更差。

SSD的超额配置(Over-provisioning )是经由过程预留空间(extra cells) 来替换故障的单元,会增补成本。倘若异国成本上风,把有20%超额配置的QLC SSD替换成有相通可用容量,还要有50%超额配置以确保耐用性的PLC SSD,有什么意义?

层数增补导致收入缩短

吾们清新,经由过程增补层数来挑高每个裸片的容量会导致收入缩短。从64层到96层能增补50%的容量。从96层过渡到128层容量增补33%。到160层意味着容量增补25%。升级到192层将使容量添长20%。最后,额外的处理时间和良率题目将抵消收入。

此时,要经由过程制造更众的晶圆来增补容量。操纵率达到50%的机器用两倍的时间能够制造出同样的裸片数目,之后还必要更众的设备乃至竖立一个新的晶圆厂,投资将达150亿美元。

容量 VS 成本

原由各栽NAND裸片存在生产题目,SSD容量的添长速度趋于放缓。吾们能够从图外中按层数表现走业发货量随时间发生的转折:

吾们望到,与64/72层 NAND相比,将96层NAND升迁到70%的走业发货量必要更长的时间(按发布后的季度计算)。100层以上NAND的第一次迭代望首来能够还必要更长的时间。

NAND和SSD走业在技术上是雄厚的。总体上讲,异国进入容量增补的瓶颈,但增补容量的成本和难得在增补,路也越走越窄。

标准SSD会增补NAND裸片的可用物理空间。驱动器和主机限制器偏差校验技术,经由过程避免随机写入来降矮写入周期以及超额配置将有助于QLC以及PLC NAND的行使。更益的工艺技术和原料将有助于缩短单元尺寸,前景笑不都雅。

晶圆和磁盘

层数题目不会影响到硬盘制造商,制造商们用半导体技术在磁盘的圆形晶圆上构建比特位存储装备,磁区,而且比NAND晶圆物理尺寸幼。磁盘是一维组织。硬盘制造商想解决的题目是在保持存储的比特值安详且可读的同时缩短其物理尺寸。

对于现在操纵的磁性原料,比特面积紧缩缩短了比特位中的电子数目。随着尺寸的减幼,区域磁场的安详性在室温下趋于不能测。

所以,磁盘供答商正在转向炎辅助记录,在室温下经由过程更安详的记录原料来实现比特位安详性和可读性,更强地招架磁极性转折。使比特面积易于经由过程炎辅助或微波(MAMR)辅助磁记录发生转折,自然还会带来一些自己的题目,不过异国层数题目。

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posted on 2020-07-11  admin  阅读量:

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