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第八代BiCS FLASH已然投入量產(chǎn)，意味著基于BiCS FLASH的產(chǎn)品也將得到新一輪升級(jí)。全新的BiCS FLASH無(wú)論在存儲(chǔ)密度、性能都有了顯著提升，特別是2Tb QLC NAND是當(dāng)下業(yè)界內(nèi)最大容量的存儲(chǔ)器。
為了讓第八代BiCS FLASH突破存儲(chǔ)限制，鎧俠通過(guò)專有工藝和創(chuàng)新架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)芯片的縱向和橫向縮放平衡，所開發(fā)的CBA（CMOS directly Bonded to Array，外圍電路直接鍵合到存儲(chǔ)陣列）和3.6Gbps接口速度，給AI應(yīng)用、數(shù)據(jù)中心、移動(dòng)設(shè)備提供了更多潛在可能。
技術(shù)永遠(yuǎn)不是一蹴而就，在第八代BiCS FLASH突破限制背后是鎧俠對(duì)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和積累，在第八代BiCS FLASH已經(jīng)發(fā)布的此刻，不妨讓我們一起看看第八代BiCS FLASH厲害在哪里。
擺脫高層數(shù)的桎梏
與許多芯片制造商宣傳的工藝制程，不再代表晶體管之間的實(shí)際距離類似，NAND堆疊的層數(shù)其實(shí)也不再是唯一影響存儲(chǔ)容量與占用空間之間的關(guān)系。在單位空間內(nèi)想盡辦法裝入更多的存儲(chǔ)單元，打造高密度的存儲(chǔ)設(shè)備，提升存儲(chǔ)密度才是最終的目的。
在閃存技術(shù)由2D轉(zhuǎn)向3D的過(guò)程中，鎧俠深刻感受了這一點(diǎn)，雖然通過(guò)布線的微細(xì)化，提高了每枚硅模的存儲(chǔ)容量和存儲(chǔ)密度，但當(dāng)布線寬度達(dá)到15nm的時(shí)候，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)微觀世界下，更多問題浮出水面，比如各層晶圓制作需要更薄，而且進(jìn)行堆疊會(huì)使得晶圓高度有所增高，而為了形成存儲(chǔ)單元，則需要加工出極深且極細(xì)的孔，這就不可避免的需要導(dǎo)入最先進(jìn)的設(shè)備，而這將花費(fèi)龐大的成本。
因此單純的提升堆疊層數(shù)可以在一定程度上解決存儲(chǔ)密度的問題，但不是提升存儲(chǔ)密度的唯一解，在成本可控的前提下實(shí)現(xiàn)高密度、高性能存儲(chǔ)成了重要的問題之一，對(duì)存儲(chǔ)通孔深度、平面方向設(shè)計(jì)、工藝等各種要素進(jìn)行優(yōu)化，橫向壓縮密度，進(jìn)而開發(fā)出成本與性能都能達(dá)到平衡的產(chǎn)品。218層的第八代BiCS FLASH正是在這樣的前提下誕生的。
第八代BiCS FLASH所采用的CBA（CMOS directly Bonded to Array）
兩片晶圓，合二為一
第八代BiCS FLASH首先遇到的問題是CMOS電路和存儲(chǔ)單元的晶圓需要不同的溫度進(jìn)行處理，CMOS在高溫處理中會(huì)遇到晶體管特性惡化的問題，而存儲(chǔ)單元制造則需要高溫處理來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的特性。如何處理CMOS和存儲(chǔ)單元不同溫度的需求，工程師給出的最終解決方案便是CBA（CMOS directly Bonded to Array）架構(gòu)。
CBA與以往單個(gè)晶圓制造CMOS邏輯電路與存儲(chǔ)單元完全不同，而是分成了兩片分別制造，然后再進(jìn)行翻轉(zhuǎn)后貼在一起，從而實(shí)現(xiàn)不同工藝都可以發(fā)揮更大優(yōu)勢(shì)，也可以進(jìn)一步壓縮生產(chǎn)時(shí)間。
但兩片晶圓貼合不是一件容易的事情，為了確保閃存的可靠性，必須以極高的精度進(jìn)行對(duì)位，如果將300mm直徑的晶圓貼合，精度需要維持在0.003mm以內(nèi)，否則會(huì)導(dǎo)致NAND FLASH無(wú)法工作，或者壽命與可靠性降低。
第八代BiCS FLASH的300mm晶圓
因此在晶圓貼合的時(shí)候，晶圓表面需要高強(qiáng)度的平坦化處理，得益于累計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，鎧俠已經(jīng)能夠很好的實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。與此同時(shí)，在存儲(chǔ)密度上，第八代BiCS FLASH有了顯著提升，即便在NAND層數(shù)低于友商的前提下，仍然可以讓存儲(chǔ)密度高出對(duì)手大約15%到20%。
第八代BiCS FLASH的電?顯微掃描成像圖
圖中的粉色線表示貼合面，上部為存儲(chǔ)單元陣列，下部為CMOS電路
得益于邏輯電路和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，第八代BiCS FLASH在提升存儲(chǔ)密度的同事，性能也有所提升，包括寫入性能提高了20%，讀取速度提高了10%，耗電量減少了30%（寫入時(shí)），接口速度達(dá)到了3.6 Gbps，接口速度表現(xiàn)上也優(yōu)于同級(jí)別產(chǎn)品，從而帶動(dòng)最終產(chǎn)品性能提升，比如SSD、UFS存儲(chǔ)器等等。
由于在第八代BiCS FLASH中導(dǎo)入了CBA架構(gòu)而使千兆位密度得到了大幅度的提高
為AI提供更多可能
第八代BiCS FLASH推出的同時(shí)，基于第八代BiCS FLASH的QLC存儲(chǔ)器也已經(jīng)開始送樣，鎧俠通過(guò)QLC技術(shù)打造了目前業(yè)界最大容量的2Tb規(guī)格，這意味著當(dāng)一個(gè)封裝內(nèi)堆疊16個(gè)Die的時(shí)候，就能做到單個(gè)存儲(chǔ)芯片實(shí)現(xiàn)業(yè)界領(lǐng)先的4TB容量，2個(gè)存儲(chǔ)芯片就可以實(shí)現(xiàn)16TB容量。
同時(shí)，存儲(chǔ)芯片也使用了更為緊湊的封裝設(shè)計(jì)，尺寸僅為11.5 x 13.5 mm，高度為1.5 mm，可以更好的節(jié)省機(jī)器的內(nèi)部空間。特別對(duì)于輕薄型筆記本而言，只需要1個(gè)M.2 2280接口，配合單面的消費(fèi)級(jí)SSD設(shè)計(jì)，就可以實(shí)現(xiàn)16TB的存儲(chǔ)空間，裝載更多大模型、視頻素材、3A游戲變得輕而易舉。
同樣如果應(yīng)用到諸如手機(jī)的移動(dòng)端中，在相同的物理空間內(nèi)，OEM和ODM也有機(jī)會(huì)裝入更大容量的存儲(chǔ)，讓智能手機(jī)跨入2TB以上的存儲(chǔ)空間變得更為簡(jiǎn)單。相比現(xiàn)在主流的第五代BiCS FLASH QLC產(chǎn)品，第八代BiCS FLASH 2Tb QLC的存儲(chǔ)密度提升了約2.3倍，寫入性能提高了約70%。
服務(wù)器與數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域更是第八代BiCS FLASH 2Tb QLC發(fā)揮價(jià)值的地方。隨著人工智能AI推動(dòng)密集型數(shù)據(jù)運(yùn)算，迫使HBM（高頻寬內(nèi)存）在數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器上的應(yīng)用不斷深入，但是其耗電量極高。因此，市場(chǎng)對(duì)低耗電量的小型、輕量型SSD的需求越來(lái)越大。第八代BiCS FLASH 2Tb QLC可以做到單個(gè)企業(yè)級(jí)SSD就能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有產(chǎn)品無(wú)法企及的大容量，并且耗電量更小、更輕量化，進(jìn)而促使HDD向SSD升級(jí)的速度。
第八代BiCS FLASH的目標(biāo)是應(yīng)用于更為廣泛的用途，包括與越來(lái)越多被PC所采用的PCIe 5.0兼容的SSD，以及面向智能手機(jī)的存儲(chǔ)設(shè)備、數(shù)據(jù)中心SSD、企業(yè)級(jí)SSD以及車規(guī)級(jí)存儲(chǔ)設(shè)備，相信不久的將來(lái)，基于第八代BiCS FLASH的產(chǎn)品將會(huì)越來(lái)越多，鎧俠將與合作伙伴們一起，為存儲(chǔ)創(chuàng)造全新的價(jià)值。
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