目前市面上的SSD大多使用TLC或者QLC 3D NAND闪存,Kioxia(铠侠)早在2019年就开始讨论PLC 3D NAND闪存,应该是闪存制造厂商里的第一家。铠侠已不满足于五级单元的PLC 3D NAND闪存,今年展示了六级单元的HLC 3D NAND闪存,并且展望未来八级单元的OLC 3D NAND闪存。

 

东芝存储公司(Toshiba Memory Corporation)2019年更名为Kioxia,中文名称“铠侠”在 2019 年已经开始讨论每个存储单位 5 位元的 PLC 3D NAND 闪存技术,时隔三年后,该公司又开始展示每存储单元 6 位元的 HLC 甚至每存储单元 8 位元的 OLC 3D NAND 闪存技术。

 

在2021年4月份举办的第5届IEEE电子器件技术与制造会议(EDTM 2021)上,铠侠展示了HLC 3D NAND闪存的实验结果。为了证明HLC 3D NAND闪存的可能性,铠侠的研究人员将现有的3D NAND闪存芯片浸入液氮,以消除重写周期造成的单元损耗,改善集成电路的物理特性和发生的过程。铠侠成功地在一个单元内写入和读取6位数据,并保持了100分钟,而且还能够实现1000次擦写循环(P/E),当然这与低温有关。在正常情况下,HLC 3D NAND闪存大约是100次擦写循环(P/E)。

 

目前PLC 3D NAND闪存还没有商业化,铠侠的合作伙伴西部数据认为,PLC 3D NAND闪存只会在2025年后对某些SSD有意义,原因是PLC 3D NAND闪存仅增加了25%的密度,但带来了太多的问题。相比3D QLC NAND闪存,HLC 3D NAND闪存的密度提高了50%,从商业角度来看,可行性更高。研究人员现在的任务是找到合适的材料、设计和控制器,让HLC和OLC 3D NAND闪存在常温下具有可操作性和商业可行性。

 

对铠侠的研究人员来说,开发合适的控制器让这类型闪存可以可靠地读取和写入数据也不是容易的事。这类型控制器必须支持极其复杂的ECC算法,还需要有强大的计算能力,并且不能过于昂贵。要知道某些情况下,目前QLC 3D NAND闪存的表现并不能让人满意,所以TLC 3D NAND闪存不会很快消失。

 

如果多层单元3D NAND闪存开发止于PLC,那么闪存制造商不得不专注于增加3D NAND闪存的层数,以提高存储密度。目前三星和SK海力士都认为,600到1000层是可行的,这也为超高容量SSD打开了大门。