美光全球首創232層TLC NAND 帶來市場擴張新機
- 李佳玲／台北
-
美光科技 (Micron Technology) 於2022年7月正式發表全球首創232層TLC型的NAND快閃記憶體技術，標示著以三維(3D)垂直結構的儲存記憶體的發展的新紀元，6年前當128層的NAND快閃記憶體技術上市時，產業界認為超過200層的NAND記憶體將成為極限的追求，如今由美光率先拔得頭籌，232層的NAND記憶體已於2022年正式量產，建立新的技術標竿，為產業界帶來重要的突破。
這個3D NAND技術所具備業界最高的單位儲存密度 (Areal density)的優勢，大力推升NAND記憶體的容量和更佳的省電效率。更具體的說，根據此技術，在一個美國郵票左右的尺寸，可儲存超過 1000 小時的4K影片。 面對愈來愈輕薄小巧的電子裝置在物理尺寸極限的挑戰中，美光扮演關鍵角色，讓萬方矚目的智慧型應用如人工智慧和自動駕駛汽車的創新，得以落實，強力呼應消費性電子和個人電腦所需的快速回應速度，並打造出沉浸式體驗的虛擬實境的電子遊戲體驗，3D NAND技術成為消費者的新寵。
美光的3D NAND技術節點達到了令產業界欽羨的2.4 GB/s的資料輸出入(I/O)速度，瞄準滿足人工智慧、機器學習、非結構化資料庫和實時分析、雲端運算等數據為中心的工作負載所需要的低延遲和高資料吞吐量需求，關照著成本、效能、功率消耗、小型化的挑戰，滿足使用者對不斷成長的資料量的無限追求，以下專訪美光的NAND先進技術部門（Advanced NAND Technology）副總裁Lars Heineck先生，他的現身說法讓一般大眾針對這次的技術突破有了第一手的了解。
Q：請問美光如何看待這次領先業界的232層3D NAND技術突破所開發的成果?
A：半導體產業是競爭劇烈也充滿挑戰的高科技產業，要維持領先就必須不斷在物理、化學、製程及創新領域上勇於挑戰極限，美光長期在3D NAND技術創新獲得客戶的信賴與推崇，過去我們是業界首創176層NAND技術的先驅者，用有極佳的口碑，這次持續在232層3D NAND技術上取得領先，將先進記憶體技術廣泛應用於包括行動裝置、車載、智慧邊緣裝置及資料中心等應用，打造膾炙人口的多樣化記憶體規格及介面技術，展現了卓越技術成就。
Q：232層3D NAND技術的突破主要是如何做到的?
A：這個技術是以垂直向上發展的3D NAND創新而取得的技術突破，取代傳統以水平向外擴張的做法。3D NAND技術簡單的理解是「層數越多越好」的概念，這就像是大城市中心地段的摩天大樓的開發案一樣，開發高樓層的摩天大廈是趨勢所致，以提高空間使用效率。
美光全新232層設計的3D NAND記憶體的基礎，就在於專利的CuA（CMOS-under-array）的架構，藉此擴增記憶體晶片的容量、密度、性能及成本效益。推升記憶單元陣列數目進行更多層的堆疊，並可於每平方公釐的矽晶圓上納入更多記憶體位元，因此提高位元密度，並降低每位元成本。
美光透過先進蝕刻及成像技術，創造高深寬比的結構，並運用高效替換閘製程提高性能；在232層技術的產品，為達成儲存與效能方面的改良，推出六平面架構的TLC（三層單元，Triple Level Cell）NAND快閃記憶體，以實現更高的平行處理效能，有效的掌握指令處理及資料分流，從而提升記憶體的性能，也能減少讀、寫指令間的衝突，藉此提服務品質（QoS），封裝體積也降到最小。
超大儲存容量-每顆記憶體達成高達1兆位元（Terabit）
這項獨步業界的232層技術打造出Micron第六代的3D NAND產品，整合CuA技術，使美光得以做出每顆記憶體矽晶粒高達1兆位元（Terabit）的超大儲存容量，比起上一代176層的3D NAND技術高出45%以上的單位面積密度，成就劃時代的驚人成長，在儲存密度提升下，同步使封裝規格尺寸得以持續縮小與改良，目前全新11.5×13.5 mm的封裝尺寸，更比上一代晶片的封裝尺寸足足縮減了28%，這讓更多類型的電子裝置可以輕易搭載大容量、高性能的儲存裝置。
Q：除了單位儲存密度與封裝尺寸的優勢之外，產品性能的貢獻有何突破?
A：密度提升還不是唯一亮點，更重要的是美光的232層3D NAND也是業界資料傳輸速度最快的技術，其使用Open NAND Flash Interface（ONFI）匯流排介面的傳輸速率提高至2400 MT/s，比上一代技術快了50%，同樣也是領先業界的成就。另外，寫入與讀取頻寬相較於上一代176層NAND產品，寫入頻寬增加100%，讀取頻寬則增加75%以上，提供更高的記憶體存取效能與更高品質。
Q: 我們何時可以在市場上看到這個技術所打造的新產品?
A: 此次的232層3D NAND記憶體技術已於2022年底進入量產，目前已開始應用在部分美光旗下的Crucial消費品牌的SSD的產品線上，接續還會有更多應用新技術的終端記憶體產品出貨，提供容量更大、單位密度容量更高、更省電，而且每位元成本更低的儲存解決方案。
美光的技術團隊深化「業界首創，全球唯一」的目標，並持續在設計、製程及製造領域挑戰極限，追求業界領導地位。隨著NAND的堆疊層數的不斷提升，美光進一步期待能攜手客戶加速產品開發和提升品質的進度，進而加快產品上市時間，掌握無與倫比的數位產品的創新商機。
