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一片闪存晶圆有多大存储容量?

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绝对有料 发表于 2020-6-28 12:13 | 显示全部楼层 |阅读模式
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因为白片原片的关系,很多朋友都认识了闪存晶圆。我们手机、固态硬盘中所用的闪存颗粒都是从晶圆上取下的合格芯片封装而成。那么这么一片晶圆能制造出多大容量的闪存呢?
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富国银行金融分析师乔·夸特罗奇(Joe Quatrochi)最近揭秘:目前一片3D QLC类型的闪存晶圆,总存储容量大约70TB。铠侠-西数的下一代BiCS5(112层堆叠)则比这个数字再提高40%左右,即大约98TB。

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提升闪存产量主要有4种基础方法:一是增加堆叠层数(32层->64层->96层…)、二是增加每单元的位数量(SLC->MLC->TLC->QLC…)、三是缩小NAND芯片的单元尺寸、四是扩建更多工厂提升产能。第三种扩张方法最早进入瓶颈,为了达到合理的使用寿命,1z nm几乎成了存储芯片的下限。

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提高闪存堆叠层数是目前闪存制造商大力发展的方向。3D闪存使用沉积和蚀刻工艺制造,当代96层堆叠3D闪存的纵横比已经达到大约70:1,持续增加的纵横比会导致潜在缺陷,如不均匀的层、蚀刻不完全(孔未达到底部)、弯曲扭曲以及顶部和底部的尺寸变化,这些会严重影响到闪存的良品率。3D闪存的纵横比早已超过世界最高建筑物的哈利法塔(大约9:1):

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3D闪存的高楼不好“盖”,一个解决方法是分段建造,然后再立体组合起来。2016年曾有人设想出由4个32层结构组合而来的128层3D闪存,不过String Stack相比直接蚀刻会带来大约30%的成本增长。

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现实中只出现了2个32层堆叠达成的64层、2个48层堆叠达成的96层。出于成本和产出的原因,String Stack不会成为无限制使用的增容工具。

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正是由于以上这些原因,3D闪存堆叠层数的提升速度正在放缓。64层3D闪存在发布4个季度后占到了当时全部闪存容量产出的67%,而96层3D闪存在相同时间内只达到了25%的占比,直到现在也没有突破50%。100层以上的技术迭代预计会花费更长的时间。

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虽然固态硬盘已经在小容量系统盘应用中替代了HDD,但总体上要达到与HDD同等的每GB容量成本,还有很多困难。

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