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堆疊層數再升級 儲存容量免焦慮
321層NAND快閃記憶體晶片

【作者: 籃貫銘】   2023年08月28日 星期一

瀏覽人次:【1315】

分類/型態:元件


物主/業主:SK海力士


物品編號:321層SSD


發表日期:2023.08



圖一 :  SK海力士「321層NAND快閃記憶體晶片」
圖一 : SK海力士「321層NAND快閃記憶體晶片」

各位觀眾大家好,歡迎收看新東西。本次要介紹的產品,是來自SK海力士(SK Hynix)最新的一項記憶體產品,它就是目前全球最高層樹的「321層NAND快閃記憶體」。近幾年,主要的記憶體製造商都不斷地在堆疊層數上做競爭,而SK海力士這款產品是率先突破300層的記憶體,是當今最領先的技術。


我們都知道,近幾年在多層NAND快閃記憶體技術上,不管是在層數方面,或者是量產時程方面,都是由美光(Micron)一直獨秀。儘管如此,其他的記憶體廠也都持續地在追趕,並試圖超車美光。因為在當前的裝置應用中,想要在不增加太多體積的前提之下,要大幅提升容量,只有從微縮和堆疊下手。但權衡兩者,堆疊則是效益最高的投資,因此記憶體廠商們也不斷在此專研。


而SK海力士這次能夠率先突破300層的堆疊,主要便是得力於他們獨家的「4D NAND」技術。這個技術是在2022年發表,並已用於他們正在量產的238層記憶體之中。而一年過後,他們已將層數大幅提升至321層,成為業界的領先者。


所以我們應該先來了解一下SK海力士的「4D NAND」技術到底是什麼?


事實上,在2022年之前,SK海力士也採行業界常用的「3D」結構,也就是儲存單元的垂直堆疊。以密度隨著堆層數的增加而提高,藉此讓儲存容量提升。但隨著層數的增加,SK海力士意識到,現行的電路架構並不利於層數的增加,因此開始著手發展新型的電路架構。於是所謂的「4D NAND」便由此而生。


4D NAND 最大的特色就是採行「Peri Under Cell;PUC」技術,這項技術是將過去放置在儲存單元旁邊的週邊電路,轉移至了儲存單元之下,藉以減少晶元佔用的空間,同時也讓結構更為簡潔。



圖二 : SK海力士的記憶體技術演進示意圖
圖二 : SK海力士的記憶體技術演進示意圖

除此之外,SK海力士的4D NAND產品還採用了「Sideway Source」和「Charge Trap Flash;CTF)兩大核心技術。其中Sideway Source是一種以水平方式連接源級的技術,而CTF是指將電荷儲存在電荷捕獲型快閃記憶體中。


從結構來看,SK海力士的4D NAND其實很像美光的CuA(CMOS-under-array) 架構,都是把控制電路放到了儲存單元之下。所以應該是英雄所見略同,而SK海力士為了讓產品有不同的識別,所以取名為「4D」。


至於最新的這一款321層4D NAND 記憶體到底有什麼不同之處,首先,第一個當然就是容量的部分,由於層數上的大幅增加,所以一顆321層的NAND晶片的容量已達到驚人的1TB(TLC規格),比上一代238層512 GB,提高了59%。所以一條M.2 SSD的儲存容量就可以達到4TB。


而這個容量的提升,剛好可以因應目前ChatGPT此類生成型AI所引發的市場需求,為了要儲存更多資料,尋求更高容量的記憶體也就變得理所當然。再加以5G與Wi-Fi 6E等新一代高速無線網路的陸續普及,高速、大容量的儲存產品也將會變成運算市場的標準配備。


CTIMES 五項評比人文科技指標:★★★

名稱:SK海力士「321層NAND快閃記憶體」


評比:


1.創新指標:5


2.精進品質:4


3.環保意識:3


4.人文關懷:3


5.服務評價:1


編輯評語

SK海力士這款321層NADA快閃記憶體的率先發表,無疑是為南韓的記憶體製程技術搶回了一次顏面,在世界領先的位置上,暫時不再是美系的廠商。而這款產品的發表,再次改寫了單一晶片最高儲存容量的紀錄,也把裝置的資料儲存容量向上推升了一個等級。比較可惜的是,除了容量之外,我們尚不知其他的性能規格,包含功耗與速度等,仍待進一步的資料公開。


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