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两大韩系 NAND 厂 Samsung 及 SK-Hynix 在早前都齐齐公佈了新 NAND Flash 的发展,SK-Hynix 宣内成功研发并批量生产 128 层堆疊的 4D NAND Flash,而 Samsung 则推出 136 层堆疊的第六代 V-NAND Flash,不过 NAND Flash 堆疊仍未到达极限,SK-Hynix 公佈了公司的规划路线图,预计在 2030 年将会推出 800+ 层的 NAND Flash,到时更可以轻鬆打造出 100-200TB 容量的 SSD。于正在举行的 Flash Memory Summit 大会上,SK-Hynix 公佈了旗下推出的新产品及公司未来的计划,目前 SK-Hynix 正在开发 128 层堆疊的 4D NAND Flash,其量产将于今年第四季度开始。
在会上 SK-Hynix 亦展示了一款「PE8030」的全新 SSD,採用 PCIe 4.0x4 介面连接,提供了 800GB、1600GB、3200GB、6400GB 容量,连续读写速度最高可达 6200MB/s、3300MB/s,4KB 随机读写最高可达 950K IOPS、260K IOPS。
从去年开始 SSD 价格就在持续下跌,因此各 NAND Flash 厂商都开始採取不同的行动,除了控制产能之外,另一个更有效的方法就是加强研发新的 NAND Flash 技术。日前,SK-Hynix 正式宣布了其 128 层 4D NAND Flash 晶片正式开始量产,是全球首家开始量产 128 层 NAND Flash 的厂商,是自去年 10 月开发 96 层 4D NAND Flash 之后,时隔 8 个月取得的新成果。SK-Hynix 全新 128 层 1TB NAND Flash 实现了业界最高的垂直堆疊,拥有 3600 多亿个 NAND 单元,为了实现此工艺,SK-Hynix 在自家的 4D NAND 技术上应用了大量创新技术,包括“超均匀垂直蚀刻技术”、“高可靠性多层薄膜细胞形成技术”及“超快速低功耗电路设计”等。
新产品实现了 TLC NAND Flash 业界最高的 1TB 密度,许多储存器公司已经开发了 1TB QLC NAND 产品,但 TLC Flash 具有良好的性能及可靠性,在 NAND 市场中仍佔有 85% 以上的份额,SK-Hynix 则是首家将 1TB TLC NAND 商业化的厂商。
继台积电、Samsung 晶圆代工、Intel 等国际大厂在先进逻辑製程导入极紫外光(EUV)微影技术后,同样面临製程微缩难度不断增高的 DRAM 厂也开始评估採用 EUV 技术量产,Samsung 今年第四季将开始利用 EUV 技术生产 1z 纳米 DRAM,SK Hynix 及 Micron 预期会在 1α nm 或 1β nm 评估导入 EUV 技术。由于先进製程採用 EUV 微影技术已是趋势,在台积电第二季 EUV 技术 7+nm 进入量产阶段并获华为海思订单后,Samsung 晶圆代工也採用 EUV 量产 7nm 製程,Intel 预期 2021 年 7nm 会首度导入 EUV 技术。而随着製程持续推进至 5nm 或 3nm 后,EUV 光罩层会明显增加 2~3 倍以上,对 EUV 光罩盒需求亦会出现倍数成长。
另外,佔全球半导体产能逾 3 成的 DRAM,也开始逐步导入 EUV 技术。至于为何要採用 EUV 技术来生产 DRAM 记忆体,其原因就在于可以提高光刻精度、减小线宽、降低记忆体单位容量成本。
NAND Flash 价格过去已录得连续 6 个季度下跌,为了防止 NAND Flash 价格进一步下滑,厂商们都各出其谋,除了减产控制 NAND Flash 供应之外,亦需要加强低成本的 NAND 晶片开发,并开始由 TLC 投向 QLC,SK Hynix 在日前就宣佈已向主要SSD 控制器公司提供新的 1Tbit QLC 产品样品,採用了96层堆栈 4D NAND 技术,将单个晶片中的平面数量从 2 个增加到 4 个,1Tbit 的核心容量是目前 MLC/TLC 主流的 256Gbit、512Gbit 至少两倍,就能够轻鬆打造成 16TB 的硬碟。QLC在一个NAND单元中储存四位数据,与每单元储存三位的 TLC 相比,允许更高的密度,96 层 QLC 4D NAND 不仅面积低于现在 3D QLC 产品的 90%,单个晶片中同时处理多达 64KB 数据的高性能产品,确保了成本和性能竞争力。
相比 SLC、MLC 及 TLC,QLC NAND Flash 在容量方面更有优势,同时成本更低,但 QLC NAND Flash 的电压控制相对来说更加複杂,导致写入速度变差,可靠性亦会降低。
DDR4 记忆体基本上在 PC 平台已非常普及,各 DRAM 厂商都开始为为新一代「DDR5」作好准备,其中,两大 DRAM 厂 Samsung 及 SK-Hynix 已计划在 2019 年底之前发佈 DDR5 产品,Samsung 将专注生产用于移动设备上的「DDR5」产品,而 SK-Hynix 则专注于台式机市场。在 2 月中举行的 ISSCC 国际固态电路会议,SK-Hynix 首次介绍全新基于 DDR5 规范的同步 DRAM 晶片,设计师 Dongkyun Kim 提到 SK-Hynix 正积极量产 16Gb DDR5 SDRAM 模组产品,全新的新 DDR5 SDRAM 模组製造节点为 1Ynm,基于四金属 DRAM 工艺,封装面积 76.22 平方毫米,是一款16Gb @ 每引脚 6.4Gbps 的 SDRAM,工作电压为1.1V。
至于Samsung,在会上则详述了一些关于 LPDDR5 SDRAM 的计划,採用 10nm 工艺、工作电压仅 1.05V,同时提供高达 7.5G/s 的速度,主要将用于移动设备上,包括笔记本电脑、平板电脑及智能手机等产品。