在今年的快閃記憶體高峰會(Flash Memory Summit)上,三星(Samsung)宣佈開發1Tb 3D NAND,並將用於明年推出的商用產品中。不過,我想知道4Tb 3D NAND何時將會出現在市場上。

根據來自三星與東芝(Toshiba)的資訊,64層TLC 512Gb 3D NAND晶片尺寸約為130mm2。而假設以串列堆疊64層的條件下,我認為,為了建置4Tb NAND晶片:

  • 需要8串64層串列堆疊,才能實現容量達4Gb的晶片(512Gb×8=4G);
  • 總層數在130mm2的晶片尺寸上達到512層;
  • 處理1個晶片大約需要1年的時間,記憶體邏輯則需要5週的處理時間;再將建置一個64層記憶體單元需的5-6週時間乘以8倍(8串64層的堆疊)。因此,處理一個512層的晶片將會需要45-53週的時間。

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如果這種簡單的估算方法正確的話,那麼實際上就不可能實現4Tb NAND晶片了。如果考慮採用四位元單元(QLC)以取代三位元單元(TLC),那麼充其量最多也只能改善25%。因此,QLC 4Tb 3D NAND需要410層,以及大約9個月的晶圓處理時間。

那麼16Tb 3D NAND呢?它應該會需要2,048層,以及大約4年的晶圓處理時間。

過去幾十年來,NAND在摩爾定律(Moore’s Law)的原則下實現了顯著的成長。當摩爾定律逐漸邁向尾聲,而平面NAND開始過渡至3D NAND時,許多人預期3D NAND將以垂直方向持續擴展其記憶體微縮。然而,3D NAND在64層時才能實現與平面NAND相當的價格。因此,3D NAND將開始與平面NAND展開價格競爭。而現在我認為期待4Tb NAND幾乎是不可能的。

3D NAND的微縮極限似乎也變得顯而易見了。那麼,3D NAND將會很快地達到其生命週期的終點嗎?我想可能不遠了。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Limitations of 3D NAND Scaling,by Sang-Yun Lee, CEO, BeSang Inc.)