El flash NAND planar está muerto: todos saludan a nuestros nuevos señores supremos 3D NAND

Flash NAND de 20 nm

Durante décadas, los avances constantes en la memoria flash NAND plana tradicional (es decir, bidimensional) han impulsado mejoras dramáticas en el costo, el rendimiento y la capacidad del almacenamiento de estado sólido. A partir de esta semana, ese tren finalmente llegó a su fin. Múltiples fabricantes de semiconductores han anunciado que no seguirán el escalado NAND tradicional por debajo del nodo de 15 nm y, en cambio, eligen centrarse en otras formas de mejorar la capacidad, específicamente, estructuras NAND 3D.

No es sorprendente ver la tecnología NAND plana hacer una reverencia y dirígete al escenario a la izquierda, pero el tiempo es un poco más rápido de lo que imaginamos. No fue hace mucho tiempo que los fabricantes predecían el uso simultáneo de 2D y 3D NAND, con 2D NAND empujando a 13 nm o menos. Sin embargo, al mismo tiempo, los vientos en contra que enfrenta la NAND convencional solo se han vuelto más fuertes. Si bien las contracciones de nodos de proceso generalmente se han considerado positivas durante la mayor parte de la vida útil de la industria de los semiconductores, las contracciones de nodos en estos días suelen tener características mucho peores que sus predecesoras, al menos al principio. En lugar de confiar en las propiedades intrínsecas de cables más pequeños y voltajes más bajos para aumentar automáticamente el rendimiento y reducir el consumo de energía, los diseñadores de semiconductores ahora adoptan una serie de tecnologías y técnicas auxiliares diseñadas para mejorar el nodo lo suficiente como para lograr mejoras genuinas en ambas métricas.

3D-VNAND

Se espera que 3D NAND empuje la densidad drásticamente



Esto es particularmente cierto en Flash NAND, donde el impacto de nodos de proceso más pequeños significa que cada vez menos electrones quedan atrapados en la celda. Esta escasez de electrones significa que las células son más propensas a perder electrones, gracias a paredes más delgadas, y que pueden permitirse perder menos electrones antes de que la carga de la puerta caiga por debajo del nivel que puede leerse como 0 o 1. Este problema es exacerbado si se guardan múltiples niveles de carga por celda (lo que significa que TLC NAND se ve más afectado que MLC y MLC más que SLC). Al cambiar a 3D NAND y presumiblemente adoptar nodos más antiguos, como lo ha hecho Samsung, las empresas pueden aprovechar los beneficios del apilado de troqueles y volver a la mayor confiabilidad de períodos anteriores.

Proceso de fabricación flash 3D NAND

Un corte NAND 3D.

Sospechamos que al menos algunos fabricantes tomarán este camino, mientras que otros intentarán combinar su tecnología de proceso plano de vanguardia con el apilado de matrices lo más rápido posible para obtener la máxima cantidad de ahorros de costos y aumentos de capacidad. Intel y Micron ambos están trabajando en tecnología NAND 3D de 256 Gbit y 384 Gbit (usando MLC y TLC respectivamente) mientras que Toshiba está trabajando en aumentando su propia solución de 48 capas.

La buena noticia de este cambio es que debería acelerar una mayor adopción de capacidad a medida que los fabricantes de NAND avanzan hacia técnicas de apilado de matrices más altas. Sin embargo, la rapidez con la que se filtrarán estos beneficios dependerá de lo fácil que sea migrar a los nodos de proceso inferiores mientras se sigue utilizando el apilado de troqueles 3D. Cuando necesita cortar de 20 a 40 capas de profundidad en una celda, es aún más difícil asegurarse de que todo se alinee correctamente para los nodos de proceso más pequeños. Solo por esa razón, no esperamos que la NAND plana se elimine de inmediato, y es probable que haya un período en el que la NAND 3D y 2D coexistan, con sus propias curvas de costos, lo que hace que una u otra se adapte mejor a ciertas aplicaciones.

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