零下196摄氏度铠侠动用液氮实现下一代闪存技术
虽然市场上的主流 SSD 还是 TLC 或者 QLC,但是目前闪存厂商都开始尝试研发下一代的闪存产品了。
铠侠(前身是东芝存储)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。
众所周知,存储单元中每多一个位元的数据,就需要保持更多不同电压的电平值,例如 MLC 或者说 2LC 需要维持 4 个电平,TLC 或者说 3LC 需要 8 个电平,QLC 需要 16 级 电平,PLC 需要 32 个电平,而铠侠现在弄的 HLC 或者说 6LC 则需要多达 64 级电平。
这是巨大的挑战。
首先,制造商需要找到能维持如此多电平值的材料,然后还要实现电平区分,确保电平状态不会相互干扰。温度控制也变得前所未有的重要,因为位元数越多,温度控制越困难。
铠侠的研发人员对公司现有的 3D NAND 闪存颗粒倒进了零下 196 摄氏度的液氮进行冷却,以消除重写循环导致的器件劣化,这样的极低温度有助于降低隧道薄膜的要求、降低电平电压值、稳定材料…总之,这相当程度改善了 IC 中发生的物理特性和工艺。
经过如此变态的处理后,铠侠研发人员实现了维持 100 分钟的每存储单元 6 位元数据读取、写入,而且耐用度达到了 1000 次循环。当然,这离不开零下 196 摄氏度的助力。据估计,如果是常温下的话,耐用度会降低一个数量级,跌到 100 次循环。
HLC 和 QLC 相比提高了 50% 的存储密度,相比于 PLC 只提升了 25%,HLC 在商业上具有更高的实现价值。除此以外,铠侠还认为 OLC 或者说 8LC 在技术上也是存在可能性的,目前的主要问题是寻找合适的材料、设计以及主控,最终也许可以让 6LC 和 8LC 在商业上也有可行性。
但是如果这样的努力失败的话,人类的闪存技术也许将停留在 PLC 或者说 5LC 上,以目前的情况看 TLC 仍将存在较长的时间。
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