长江存储基于 Xtacking 架构的 3D NAND 颗粒打造的首款消费级固态品牌——致钛存储于日前正式与我们见面,并获得众多用户的支持。而在网上呼声较高的问题就是关于致钛存储的技术,而就在近日,长江存储通过大咖来答疑栏目给出了相关技术答复,让大家更加的了解致钛品牌固态。

 

背景介绍:

长江存储于 2014 年,开始 3D NAND flash 的研发,技术团队从最初开始研发相关技术到现在已经有六年的时间,并在,2016 年注册公司,短短的时间内就做到了从闪存颗粒,到 Xtacking 架构,再到消费级 SSD。促使长江存储快速发展的主要原因是基于长江存储对研发的持续投入和团队的努力,以及对 Xtacking 技术路线的创新和坚守。

 

关于硬盘寿命:

致钛系列消费级固态硬盘的优点之一就是写入寿命长,固态硬盘的寿命也是众多消费者较为关心的话题。对此,长江存储表示,写入寿命是致钛产品的一个很重要的指标。写入寿命长实际上就代表了致钛的 SSD 生命周期会更长。如果写入寿命短,实际上用这个盘的时间就会短。NAND flash 并不是无限可写入的,它本身的寿命也是有限的。因此,当你的写入寿命增加 10%,那么产品的可使用时长就增加 10%。此外,在相同写入量的情况下,写入寿命更长的 SSD,数据也会更加安全一些。

 

还有,硬盘的寿命也会受到不同因素的影响,写入寿命本身是产品通过验证和测试后一个重要的认证结果,可以通过硬盘的标识来辨别,其中致钛 SC001 写入寿命从 170TBW 到 680TBW 不等,而 PC005 写入寿命从 200TBW 到 640TBW 不等,在写入寿命方面,致钛已经达到了国际领先水。

 

 

当然,硬盘的写入寿命主要与固件的算法直接相关,致钛使用的算法同整个业界是一样的,但写入放大是需要颗粒来进行承载,这也就意味着 Xtacking 确实可以间接帮助提高写入寿命。因为 Xtacking 是将闪存阵列的工艺和 Xtacking 下的 CMOS 逻辑器件工艺分割隔离的,从这一程度上讲,利用 Xtacking 技术,长江存储得以更容易地调整闪存阵列的工艺。如果闪存阵列的工艺更容易调整优化,相对它的寿命也就会更长一些。

 

还有,致钛系列写入寿命高的主要原因是使用颗粒本身的寿命会更长一些。长江存储使用的磨损均衡管理同业界使用的方法是一致的。坏块管理也跟坏块产生的数量和程度相关,比如是坏了一个页,或是坏了一个 wordline,还是坏了很多,相应坏块管理的方式就会不一样。从现有情况来看,长江存储的 NAND flash 的失效模型(defect modeling)同业界其他友商也是相当的,在有些方面甚至还可能更好一些。长江存储会使用冗余度更低的方法来进行坏块管理,冗余度降低了,写入寿命自然也就提高一些。

 

通过上文相信大家对硬盘的寿命有了大概的了解,为了能够让大家更加了解硬盘寿命,长江存储还进行相应的举例解析。例如 256GB 170TBW 的硬盘,一个人每天写 60G,也要用差不多 8 年才能用完,这对普通消费者已经足够了。然而,消费级的使用一天大概在 5-6G 左右。

 

此外,长江存储的芯片也不仅仅开发给消费者,也会开发给一些 PC 用户、OEM 用户、企业级用户等等。在他们的使用过程中可能会有些特殊情况发生,使得每天的需求量会变得非常高。也就是说,长江存储将能够支撑更好应用的颗粒用在了消费级 SSD 上面,自然而然也就可以保障其寿命的增加。

 

PCIe 4.0 时代 长江存储蓄力待发

 

 

2020 年可以说是 PCIe4.0 SSD 发力的一年,各大厂商都在运筹帷幄,而长江存储希望能够更快地进入到 PCle 4.0 的范畴,推出一些 PCle 4.0 的产品。因为 PCle 4.0 还比较新,可能会考虑接下来在 PCle 4.0 上推出低中高端不同系列的产品,会有一些性能的分割,在价格上也会有一定差异。此外,还会尽量降低整个产品的功耗,虽然 PC005 和 SC001 的功耗已经控制得不错了,但仍有优化的空间。

 

关于 3D NAND

有很多的小伙伴对 3D NAND 兴趣浓厚,对此,长江存储表示,3D NAND 的容量有几个指标,一是看芯片里有多少块(block),二是看每个块里面有多少 flash 的晶体管,层数多了,自然就能让一个块内的容量变大。不过,并不是层数多了就能让整个产品的容量变大,在设计的时候,也可以设计更少的块,那容量自然就小下来了,也可以设计更多的块,容量自然就增长上去了。不过,并不是每一层的容量都是统一的标准,只能说是大致统一。长江存储每一个块的容量大约会比业界其他产品多 50%左右。

 

众所周知,3D NAND 层数的堆叠,也面临一些挑战。比如随着层数的增加,越来越难达到孔所需要的长宽比,正常来说,3D NAND 的极限大概在 100 层左右,而长江存储目前做到 128 层。对此,长江存储表示,事实上,技术是一直在发展的,设备和工艺本身也在发展。以前长江存储连五纳米、十纳米的技术都不敢想,那时候还是几十纳米、上百纳米的技术,大家都认为十纳米以下相当于一个原子都没有了,是不可能的。而现在这已经是很普遍的技术了。所以,并不是说 3D NAND 的极限就在 100 层左右。现在 128 层也已经是相对比较成熟的技术了,在未来的一两年里面,市场上就会看到很多 128 层及以上的产品出现。

 

长江存储,用更好的设备、更好的工艺调校能力,最终能够达到 128 层,甚至将来达到 256 层、300 层、500 层都是有可能的。

 

当然,3D NAND 不可能进行无限堆叠,使用现有的堆叠方式,3D NAND 的堆叠层数大概在 500 层左右,但是技术是在不断演进的,或许在 500 层以后,还需要找到全新的方法、设备或是理论,能够帮助突破到 500 层以上,也是很有可能的。

 

写在最后

非常感谢,重量级大咖——长江存储产品工程与测试工程处副总裁陈轶带来的 SSD 核心知识,相信大家对致钛品牌固态已经有很更深入的了解。

 

长江存储,作为新晋崛起的存储器厂商,经历了接近 4 年的创新探索和技术演变,终于在 2018 年成功推出具有自主知识产权的 3D NAND 堆叠技术——基于 Xtacking 架构的 3D NAND 技术,终于实现了量产。相信在未来,长江存储能够乘风破浪,决胜千里。