Néhány napja Japánban, az International Memory Workshop (IMW) alkalmával vázolták fel a résztvevők, milyen előrelépések várhatóak a 3D NAND Flash memórialapkák szegmensében egészen 2021-ig. Az előttünk álló időszak meglehetősen izgalmas lesz, hiszen a ma kapható 3D NAND Flash lapkákhoz képest három év múlva már kétszer több réteget tömörítő lapkák is rendelkezésre állhatnak, így az adattároló kapacitás is óriási mértékben növekedhet.
Az előadás alkalmával Sean Kang, az Applied Materials szakembere vázolta fel, mire számíthatunk. Az aktuális útiterv alapján úgy néz ki, 2021-re a 3D NAND Flash memóriachipek 140-nél is több lapkaréteget rejthetnek, vastagságuk pedig csökkenhet, hála a gyártástechnológia fejlődésének.
A 3D NAND Flash lapkákban a 2D-s planáris memórialapkákhoz képest nem csak egymás mellett, egy síkban foglalnak helyet a memóriacellák, hanem egymás felett is, több rétegbe rendezve, a rétegeken pedig úgynevezett TSV-k (Through-silicon Vias) teremtenek kapcsolatot. Úgy kell elképzelni az egész rendszert, mint egy nagy felhőkarcolót, ahol az emeleteket a lapkarétegek alkotják, a kapcsolatot pedig több ezer lift biztosítja közöttük a legfelső rétegtől egészen a tokozásig.
A 3D NAND Flash lapkák 2015-ben kezdték meghódítani a piacot, amikor a Samsung bemutatta első, 24 rétegből álló lapkáit, amelyeket 32-rétegű és 48 rétegű megoldások követtek. Most a 64 rétegű 3D NAND Flash chipeknél tart a piac, de az SK Hynix már 72 rétegű chippel is rendelkezik.
A fejlődés az elkövetkező években sem áll meg, sőt, éppen ellenkezőleg: egy picit felgyorsul. A tervek szerint hamarosan érkeznek a 90-nél is több réteggel ellátott lapkák, amelyek a korábbiaknál 40%-kal több rétegből állnak majd. Az adattároló rétegek magassága ezzel egy időben 4,5 mikrométerről 5,5 mikrométerre növekszik, ami mindössze 20%-os növekedést jelent. Ez azért lehetséges, mert az egyes rétegek vastagsága csökken, méghozzá 60 nm-ről 55 nm-re. A Toshiba és a Western Digital korábbi tervei szerint idén már meg is indulhat a 96 rétegből álló BiCS4-es 3D NAND Flash chipek sorozatgyártása, így ezeket az év vége felé már szállíthatják is.
A következő lépcsőfokot a 120 körüli rétegszám jelenti majd, amit 2020-ban érhet el az iparág – 128 rétegű 3D NAND Flash lapkák piacra dobását már tervezik is. Ezeknél a rétegszendvics magassága 7 mikrométerre nőhet, amennyiben a lapkák vastagságát is csökkentik. Majd 2021-ben elérhetővé válhat a 140 rétegből álló szint, azaz a rétegszendvics magassága tovább növekszik, várhatóan 8 mikrométerre. Ennél a generációnál azonban új anyagok bevetésére is szükség lesz a sikeres gyártás érdekében.
Noha az útiterv csak a rétegszámra fókuszál, nem csak ez, hanem az adattároló kapacitás is növekedni fog. jelenleg a 64 rétegből álló 3D NAND Flash lapkák 512 Gb-es kapacitással bírnak, ami az érkező 96 rétegű megoldásoknál 768 Gb-re, a 128 rétegű chipeknél pedig 1024 Gb-re emelkedhet. A 96 rétegű megoldásoknál QLC technológiát használva, ami cellánként négy bit tárolására ad lehetőséget, szintén elérhető lesz az 1 Tb-es kapacitás. A Samsung ezt a szintet az ötödik generációs V-NAND lapkáival szeretné elérni, amelyekkel elkészülhet az első 128 TB-os SSD.
