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TLC 3D NAND 快閃記憶體:高效能、具備成本效益的汽車解決方案

Chris Bueb | 2019 年 2 月

每個 NAND 單元儲存 3 位元資料的 TLC NAND 並不是真正意義上的新技術。它已在多代平面 2D NAND 中存在多年。3D NAND 的發展始於 SLC NAND(即每單元 1 位元的 NAND);最終,MLC NAND(即每單元 2 位元的 NAND)被大多數市場所採用。為了進一步改進每位元成本,TLC NAND 成功實現市場利基,但主要是在低成本優先於高可靠性的領域。

平面 NAND 技術透過光刻收縮實現了一代又一代的進步,這意味著快閃記憶體陣列逐漸變小。隨著快閃記憶體陣列的縮小,每個資料位元的電子數量會減少,相鄰快閃記憶體單元之間的電容耦合也會降低。

3D NAND 的出現使得 TLC 發生了徹底變化。3D NAND 從一代發展到下一代時,NAND 單元的大小並沒有改變。隨著 3D NAND 技術節點的發展,「光刻縮小」和「光刻擴大」這兩個術語不再適用。3D NAND 技術的發展類似於建造更高的摩天大樓,因為 NAND 快閃記憶體單元是垂直堆疊的。堆疊中的 NAND 單元數量逐代增加,意味著單元大小和相鄰單元之間的隔離度基本保持不變。

3D NAND 採用的單元大小比最近幾代平面 NAND 快閃記憶體更大。隨著單元大小的增大,TLC 3D NAND 中每位元資料的電子數與最新節點的 MLC 2D NAND 相同或更佳,因此耐用性和資料保留率大致相當。TLC 3D NAND 的程式/清除循環次數超過 10,000 次,證實其堅固性適用於多種應用。對於使用環境極其嚴苛的汽車應用,可以在極寬的溫度範圍內實現所需的 3000 次程式/清除循環,從而延長產品壽命。

隨著先進駕駛輔助系統 (ADAS) 和車載資訊娛樂系統 (IVI) 的不斷發展,汽車行業正在推動對更高儲存容量的需求,並相應地要求在降低成本的同時實現高效能。此外,包括 UFS 和 PCIe 在內的更高速主機介面正在興起。為了支援這些高速介面,內部 NAND 通道的數量也在不斷增加。雖然基於 NAND 的高速解決方案在雲端儲存裝置中無處不在,但汽車解決方案似乎走上了一條不同的發展道路。汽車解決方案側重於更小的規格尺寸、更低的功耗、更高的單位虛擬機效能以及更高的單位能耗效能。

美光走在了滿足這些要求的最前沿,並於近期宣佈推出基於 64 層 TLC 的 2100 SSD,用於汽車和工業應用。這款無 DRAM 的 SSD 提供 BGA 和 22.30 M.2 兩種規格尺寸,具有現有解決方案(即 eMMC 和 UFS)的低成本和低功耗優勢,並採用提供更高效能的企業級主機介面(PCIe Gen3),同時支援 -40C 至 105C (Tc) 的全汽車溫度範圍。

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Principal Product Architect, MNAND

Chris Bueb