Развитие 3D NAND может остановиться раньше ожидаемого

Перевод производства планарной памяти NAND-флеш на технологические нормы менее 15 нм считается экономически необоснованным. Поэтому для дальнейшего снижения себестоимости производства памяти NAND-типа была выбрана многослойная структура. Сегодня все ведущие компании на рынке флеш-памяти освоили или подошли к массовому производству 64-слойных чипов 3D NAND. На очереди выпуск 96-слойных микросхем и, в перспективе, со значительно большим числом слоёв. В этом есть свои подводные камни, но в целом число кристаллов на пластине перестало расти, тогда как ёмкость микросхем повышается от уровня к уровню. К сожалению, отмечают специалисты, бесконечно это не может продолжаться и конец развития 3D NAND скорее ближе, чем дальше.

Как отметил основатель и генеральный директор компании BeSang Inc Ли Сан-юн (Sang-Yun Lee), а его компания специализируется на 3D-компоновке чипов, он будет очень удивлён, если кто-то сможет наладить выпуск многослойной 4-Тбит 3D NAND. Компания Samsung, как известно, в следующем году пообещала начать производство 1-Тбит 3D NAND. Детали не сообщаются, но это могут быть 96-слойные микросхемы с записью 4-бит в каждую ячейку (QLC).

Микросхемы с 96 слоями могут представлять собой стек из двух 48-слойных кристаллов 3D NAND, выпуск которых уже хорошо отлажен. Соответственно, 4-Тбит чип 3D NAND может опираться на базовый 64-слойный 512-Гбит кристалл, выпуск которых в ближайший год станет доминирующим. Для производства 4-Тбит кристалла без увеличения посадочной площади потребуются 512 слоёв. Исходя из сегодняшних реалий, которые в обозримом будущем принципиально не изменятся, на обработку одной пластины с 512-слойной 3D NAND потребуется около одного года (от 43 до 53 недель). В этой цепочке на изготовление логики чипа уходит около 5 недель и ещё 5–6 недель на изготовление каждых 64 слоёв (последний процесс умножаем на 8). Иными словами, производство 512-слойных кристаллов в настоящий момент видится экономически нецелесообразным.

Если на обработку каждой пластины с 4-Тбит 3D NAND потребуется год, на обработку пластины с 16-Тбайт чипами уйдёт около четырёх лет ( Sang-Yun Lee, CEO, BeSang Inc)

Представленные выше рассуждения намекают, что развитие 3D NAND остановится скорее раньше, чем позже. По мнению специалиста в 3D-упаковке чипов, память 3D NAND не станет тем прорывом, который заставит забыть о жёстких дисках. Фактически себестоимость производства 3D NAND только сейчас подошла к себестоимости производства планарной NAND-флеш (в лице 64-слойной 3D NAND). Дальше 3D NAND станет чуть более дешёвой альтернативой памяти NAND-типа, но и только.

Горизонтальное масштабирование 3D NAND также не принесёт значительного улучшения, поскольку в действие вступят как минимум два негативных фактора. Во-первых, горизонт съедается за счёт отверстий от вертикальных межслойных соединений. Во-вторых, увеличение площади ведёт к экспоненциальному росту уровня брака. У памяти 3D NAND также есть и масса других проблемных мест, поэтому её не следует расценивать как средство, которое на рынке оперативного хранения данных сделает SSD по-настоящему массовым явлением.