Трехмерная память MLC 3D NAND –очередной этап развития твердотельных накопителей. Преимущества и перспективы этой технологии на ближайшее будущее.
SSD-накопители информации, как известно, производятся для бытового использования, в основном, двух типов: MLC и TLC. Судить о том, что лучше - MLC или TLC – не имеет особого смысла, так как каждый тип имеет свои преимущества и недостатки.
В последнее время на производстве твердотельной памяти стала использоваться технология трехмерного формирования ячеек - 3D NAND. Это позволяет преодолеть главную проблему – ограничения размеров кристалла в длину и ширину. При трехмерном расположении слои ячеек накладываются один на другой и их плотность значительно увеличивается.
Увеличивается при этом и объем памяти, который можно разместить в одном кристалле. Больше того, увеличивается и скорость передачи информации между ячейками, так как они расположены более плотно. Однако все не так просто.
NAND технология выращивает слои ячеек на подложке путем осаждения полупроводников из паровой фазы. Адреса ячеек получаются как раз на местах пересечения битовый линий и строк из ячеек. То есть такой кристалл похож на вафлю. В 3D NAND технологии необходимо еще соединить между собой вертикальные слои. Для этого, после наращивания слоя, производится вытравливание отверстий, через которые и происходит соединение слоев между собой.
Эти отверстия должны быть очень точно расположены, строго вертикально, нигде не отклоняясь и не скручиваясь. В настоящее время существуют ограничения по количеству слоев, которые способны протравить современные машины. Отношение высоты вертикального канала к его ширине пока составляет от 30:1 до 40:1. Поэтому количество слоев, которые можно уложить друг на друга и протравить в них вертикальные отверстия составляет 32 или 48.
Чтобы протравить отверстия с отношением 60:1 потребуются новые машины, но только это позволит создавать 3D NAND кристаллы памяти с 64 слоями ячеек.
3D MLC – что дальше
Первые накопители по технологии NAND изготовили типа TLC. Это понятно, так как в одной ячейке TLC можно хранить 3 бита памяти, поэтому размеры такого кристалла с точки зрения изготовления более просты.Но уже вскоре появились первые накопители 3D MLC NAND, которые хранили в одной ячейке всего 2 бита и позволили ускорить работу и увеличить надежность. К слову сказать, трехмерная MLC память потребляет и меньше энергии, так что ее применение будет только расширяться.
Дальнейшее развитие трехмерной технологии NAND типа MLC будет идти двумя путями:
- увеличением числа слоев;
- укладкой 2 и более 3D-матриц в одну структуру.
Второй путь уже применяется для создания 96-слойных микросхем MLC NAND путем соединения двух 48-слойных матриц. Этот метод получил название стринг-технологии и, в принципе, позволяет соединять и более 2 матриц. Но пока стоимость таких накопителей не оправдывает вложений в их производство.