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1999年,东芝180nm制造了容量为256mb的闪存。2015年,在15nm工艺下,闪存单个管芯的容量增加了64倍,达到16gb。与晶体管数量每18-24个月翻一番的摩尔定律相比,
闪存容量增长速度已经落后。
在2014年的闪存峰会上,美光表示3d闪存可以让闪存回归摩尔定律,但现在基本上已经失效:闪存并没有因为3d工艺的应用而大幅降价,反而掀起了一波涨价潮。
其实遇到问题的不仅仅是nand闪存,同样遇到技术瓶颈的还有dram存储器。各大原厂的更新进程进度普遍低于预期,各种拖延已成家常便饭。
英特尔已经在14nm工艺节点停留了三代,一直处于修修补补的状态,拿出10nm芯片也比较慢。平板闪存方面,东芝已经发展到15nm工艺,sk海力士是14nm,和当代cpu工艺基本一致。
更先进的工艺(10nm~3nm)需要euv极紫外光刻的支持,euv技术花了很多年,直到现在才刚刚达到实验室条件下适合量产的水平。虽然使用euv平版印刷术的新设备很昂贵,
工作状态消耗的电能是目前氩氟激光器的10倍以上。由于euv光刻术的能量转换效率仅为约0.02%,所以输出为250瓦的euv掩模对准器每天将消耗30,000千瓦时。对于euv平版印刷术,
tsmc已经表示希望在未来,越少使用工艺技术越好,因为它太贵了!
既然工艺升级空间小,那么2d到3d的转换效果如何?在2d闪存时代,通过工艺升级可以实现近似指数增长,而在3d时代,只会有线性增长,因为原则上3d是垂直堆叠。
而不是2d闪存工艺升级时长度、宽度、尺寸的同步进步。3d闪存确实是未来的发展方向,但不是万能的。
无论如何,3d技术在工艺小型化的情况下,还是可以做一些成本上的提升,尤其是超过64层的3d堆叠闪存:东芝在2007年首次公布了3d闪存,而今年大规模投入使用的正是64层堆叠技术。
除了将原有的fab 2和fab 5升级为3d技术,东芝还计划新建fab 6:新工厂从一开始就以3d闪存制造为目标。
除了3d堆叠,qlc才是未来真正能降低闪存价格的方向:东芝的64层堆叠bics gen 3闪存量产并很快宣布96层bics 4闪存和3d qlc技术。
相比3d堆叠,qlc其实更可靠的是降低成本,前提是有优秀的技术解决寿命问题:作为闪存的发明者,东芝是第一个宣布qlc的。
借助更高的堆叠层数和qlc每个存储单元额外的1-1位存储容量,东芝可以将当前最大闪存容量从512gb增加到768gb。如果使用16管芯封装,
单个闪存粒子可以有1.5tb的存储容量!东芝还承诺,3d qlc将提供1000次以上的擦除寿命,几乎相当于现在的tlc闪存,不会让你等太久:明年晚些时候就会出现。
有些玩家可能还会想到intel和美光联合开发的3d xpoint,但它主要是针对高性能领域的,可能会被还不错的企业级应用使用,而在消费级大容量固态硬盘中,
大家都看到了,英特尔16g骁龙内存(闪存盘)的失败,对降低价格毫无帮助。
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