三星讨论1PB固态硬盘:可能在10年内到来 要靠封装技术创新才能实现
本月 CMFS2023(中国闪存市场峰会)在深圳举办,三星、长江存储、美光、Arm、铠侠、英特尔、紫光展锐、Solidigm 等行业公司参与该峰会。
目前全球闪存芯片出货量和营收最高的都是三星,但三星在 QLC 闪存上非常谨慎,既然如此那 PLC、HLC、OLC 闪存岂不是还要等待很久?
就当前来看三星距离推出新的闪存还很遥远,不过三星认为 1PB 的固态硬盘,可能会在未来 10 年的某个时候到来,这需要层叠技术升级和封装技术创新。
三星预计还会继续增加 3D NAND 的物理缩放和逻辑缩放,物理缩放指的是减少闪存单元体积,让 NAND 单元体积缩小后可以堆叠更多 NAND 层数;逻辑缩放指的是增加每个 NAND 单元存储的位数。
三星期待更先进的 3D NAND IC 封装技术,该公司认为物理缩放、逻辑缩放和封装创新将在未来 10 年内将固态硬盘容量提升到 1PB,即 1024TB 或 1048576GB。
在闪存芯片技术和工艺方面三星相对来说比较谨慎,2017 年三星就推出 3D TLC 的 30.72TB 固态硬盘,到 2019 年展示 64TB 固态硬盘,到 2021 年展示基于 3D QLC NAND 的 128TB SSD 原型,不过没有量产。
三星如此保守的对待 3D QLC NAND 主要是三星希望对闪存控制器进行技术创新,从而将 3D QLC NAND 引入主流市场,换言之,三星似乎还觉得 3D QLC NAND 搭配的控制器还不足以进入大范围使用。
但三星也承认指望靠物理缩放 NAND 体积增加堆叠层数到 1000 层也不能快速增加密度,所以最终要实现的还是逻辑缩放,即每个 NAND 单元增加更多的位数。
铠侠 (原东芝存储) 对 NAND 逻辑缩放更热情,早在 2019 年铠侠就开始讨论每个 NAND 单元存储 5 位 bpc 的 PLC NAND,之后铠侠工程师还演示了存储 6 位 bpc 的 3D HLC NAND,铠侠认为 8bpc OLC NAND 存储器都是可能的。
为了让每个 NAND 存储 6 位 bpc,NAND 单元必须保持 64 个电平,而 8bpc OLC 3D NAND 则需要保持 256 个电平状态,因此每增加一位 bpc 都会给制造商带来巨大的困难。
困难在哪里呢?材料。
制造商必须找到可以存储 64 或 256 个电压状态的材料,还要确保每个电压状态不会相互干扰;
其次是这种材料必须量大管饱,所以必须容易合成才能满足使用需要;
第三制造商还必须能够管理这类保持大量电压状态的 3D NAND 温度,随着每个 NAND 位数的增加,想要将温度保持在一个合理的范围也很困难;
最后:还必须研发更可靠的闪存控制器,控制器还需要使用更复杂的 ECC 算法,计算量暴增也会导致需求的算力增加,所以控制器成本会大幅度提升,制造商还需要解决成本问题。
不过随着技术的发展这些问题最终都是会被解决的,只不过人类需要花费更长时间解决问题,所以消费者唯一能做的就是:等。