1 Тбит, 6-плоскостные кристаллы с увеличенной на 50 % пропускной способностью ввода-вывода

В преддверии саммита флэш-памяти, который состоится на следующей неделе, сегодня утром компания Micron объявляет о начале поставок своего 232-слойного NAND-памяти следующего поколения. Шестое поколение технологии Micron 3D NAND, 232L, должно предложить как улучшенную пропускную способность, так и более крупные размеры кристаллов — в первую очередь, введение первых кристаллов Micron TLC NAND емкостью 1 Тбит, которые на данный момент являются самыми плотными в отрасли. По данным компании, новый NAND уже поставляется клиентам и в продуктах Crucial SSD в ограниченных объемах, а дальнейшее увеличение объемов произойдет позже в этом году.

Micron впервые объявила о своем 232L NAND еще в мае во время своего мероприятия «День инвестора», сообщив, что NAND будет доступна в этом году и что компания намерена нарастить производство к концу года. И хотя этот рост производства все еще продолжается, фабрика Micron в Сингапуре уже способна производить достаточное количество новой NAND, поэтому Micron удобно объявить о поставках, хотя и явно в ограниченных количествах.

С технической точки зрения Micron 232L NAND продолжает базовые элементы дизайна, отточенные Micron в этом поколении. Таким образом, мы снова смотрим на конструкцию со стекированными струнами, где Micron использует пару 116-слойных дек, по сравнению с 88 слоями в предыдущем поколении. 116-слойные колоды, в свою очередь, примечательны тем, что Micron впервые смогла произвести одну колоду из более чем 100 слоев, что ранее было ограничено Samsung. Это, в свою очередь, позволило Micron производить передовые NAND-памяти всего с двумя колодами, что, возможно, будет невозможно в течение длительного времени, поскольку компании стремятся к конструкциям с более чем 300 слоями.

Деки Micron NAND по-прежнему строятся с их ловушкой заряда, CMOS в архитектуре Array (CuA), в которой основная часть логики NAND размещается под ячейками памяти NAND. Micron уже давно заявляла, что это дает им постоянное преимущество в плотности NAND, и это еще раз продемонстрировано для их 232L NAND. По данным компании, они достигли плотности 14,6 Гбит/мм.², что примерно на 43% плотнее, чем их 176L NAND. И, по словам Micron, плотность на 35-100% выше, чем у конкурирующих продуктов TLC.

Улучшенная плотность позволила Micron, наконец, произвести свой первый кристалл TLC емкостью 1 Тбит, что с точки зрения производства означает, что теперь Micron также может производить пакеты микросхем емкостью 2 Тбайт, укладывая друг на друга 16 своих кристаллов емкостью 232 л. Это хорошая новость для емкости твердотельных накопителей, которые в high-end часто ограничены количеством пакетов, которые можно разместить. Хотя это означает, что существует потенциальная потеря производительности при более низких мощностях из-за снижения параллелизма из-за реализации меньшего количества пакетов.

В то же время Micron также работала над размером упаковки своих чипов, и в результате, хотя большая емкость означает, что размер их кристалла увеличивался на основе поколений (по нашим оценкам ~ 70,1 мм).² учитывая показатели плотности Micron), они все же уменьшили упаковку чипов на 28%. В результате размер одного чипа уменьшился с 12 мм x 18 мм (216 мм до²) до 11,5 мм x 13,5 мм (~ 155 мм²). Таким образом, для конечных клиентов Micron сочетание большей емкости и физически меньших корпусов для NAND Micron означает, что производители устройств могут сократить объем пространства, выделяемого для пакетов NAND, или пойти в другом направлении и попытаться втиснуть еще больше пакетов. в аналогичное пространство.

Помимо повышения плотности, последнее поколение NAND от Micron также позволяет компании модернизировать свое оборудование, чтобы использовать преимущества новых технологий ввода-вывода, а также внедрять собственные улучшения для увеличения скорости передачи. Большой новостью здесь является то, что Micron увеличила количество плоскостей в своем кристалле NAND с 4 до 6, еще больше улучшив параллелизм, доступный в каждом кристалле. Конструкции с четырьмя (четырьмя) плоскостями стали обычным явлением в предыдущем поколении NAND, и по мере роста плотности NAND увеличивается и количество плоскостей, чтобы скорость передачи соответствовала этим более высоким плотностям. Micron подтвердила, что плоскости в 232L NAND предлагают независимое чтение, хотя они не так явно указывают, какие зависимости от словарной строки остаются для записи.

Это увеличение параллелизма, наряду с повышением внутренней скорости передачи, позволило Micron значительно повысить скорость чтения и записи на кристалл. По данным компании, скорость чтения увеличилась более чем на 75% по сравнению с NAND-памятью поколения 176L, а скорость записи удвоилась.

Наряду с этим Micron также внедрила ONFi последнего поколения в свою периферийную логику. ONFi, завершенный в 2021 году и внедряемый в первые продукты NAND, увеличивает скорость передачи контроллер-NAND на 50%, доведя ее до 2400 МТ/с. ONFi 5.0 также представил новый метод сигнализации NV-LPDDR4, который доступен с той же скоростью 2400 МТ/с, но, поскольку он основан на технологии LPDDR, потребляет меньше энергии. По данным Micron, они наблюдают экономию энергии на передачу более 30% на каждый бит, что приводит к значительному снижению энергопотребления. Хотя, как и всегда при такого рода сравнениях, стоит отметить, что прирост пропускной способности превышает экономию энергии (50% против 30%), поэтому мы ожидаем, что общее энергопотребление вырастет для высокопроизводительных продуктов, работающих на самые высокие скорости, поддерживаемые Micron 232L NAND.

Что касается производства, Micron предлагает 232L NAND в качестве полной замены 176L NAND — это означает, что Micron считает, что он подходит для всего: от мобильных устройств и IoT до клиентов и продуктов для центров обработки данных. С этой целью компания уже осуществляет первые поставки своим клиентам, включая собственную дочернюю компанию Crucial. Как и в случае с прошлыми поколениями Micron NAND, раннее начало работы с Crucial позволяет компании получить некоторый практический опыт в разработке полнофункциональных продуктов с их новой NAND, прежде чем внедрять ее в свое корпоративное оборудование. Интересно, однако, что Micron прямо сейчас не объявляет о каких-либо новых продуктах Crucial, что явно подразумевает, что Crucial собирается начать внедрение новой NAND в существующие продукты. Если это так, то клиенты Crucial захотят обратить внимание на то, что происходит и какую версию накопителя они покупают, поскольку более крупный кристалл емкостью 1 ТБ может повлиять на производительность продуктов, изначально разработанных для кристаллов 512 Гбит.

Подводя итог, сегодняшнее объявление должно стать верхушкой айсберга поставок Micron 232L. Ожидается, что наращивание объемов продолжится до конца этого календарного года, и планы Micron предусматривают, что компания значительно увеличит объемы поставок NAND следующего поколения, значительно превысив первоначальные объемы. В конечном счете, это означает, что продукты, оснащенные 232L NAND, будут относительно редки в этом году, и их количество возрастет в 2023 году после резкого роста объемов. Таким образом, несмотря на то, что Micron 232L NAND действительно поставляется, с потребительской точки зрения, мы, вероятно, еще через несколько месяцев (или больше) увидим, что она станет обычным приспособлением для твердотельных накопителей и других продуктов.