В понедельник представители компании «Самсунг электроникс» заявили о начале производства трёхмерных вертикальных микросхем NAND. В чипах флэш-памяти нового типа благодаря структуре из слоёв кремния достигаются лучшие характеристики в сравнении с двумерными чипами; согласно заявлению корейской компании надёжность увеличится в 2—10 раз, а производительность процесса записи — в два раза. Таким образом «Самсунг» стала первой компанией в мире, запустившей массовое прозводство 3Д-чипов NAND-памяти.
Новая технология будет использоваться в широком круге задач, в том числе и для создания твёрдотельных накопителей объемом от 128 гигабайт до 1 терабайта. Продольная плотность записи новых микросхем составляет 128 бит, и они построены на основе технологии объемной памяти с ловушкой заряда (3D Charge Trap Flash). Обычная Charget Trap Flash впервые была представлена «Самсунгом» ещё в 2006 году.
Количество вертикальных слоёв микросхем достигает 24, но толщина их измеряется нанометрами, поэтому даже в микрометровом масштабе утолщение не будет заметно. Эксперты отмечают, что пределы количества слоёв пока неизвестны: сегодня это 24, в следующем поколении будет 32, а затем и это число увеличится.
Причины ухода в объемные слои вполне очевидны: в последнее время плоское масштабирование становится всё сложней и сложней. С уменьшением техпроцесса плоских микросхем NAND увеличивается число утечек электронов, что создаёт ошибки данных, исправить которые можно лишь добавлением новых усложнённых кодов коррекции ошибок.
В объемных чипах используется старый техпроцесс в 40 и 50 нанометров. (Для сравнения: сегодня NAND-память использует техпроцесс порядка 20 нм.) Это обусловлено минимальной толщиной изолятора между слоями, влияющей также на надежность и производительность. Однако, производительность 3Д-чипов на старом техпроцессе выше, чем у плоской 10-нанометровой NAND-памяти.
Разработка объемных чипов отняла у «Самсунга» около 10 лет, компания сделала более 300 заявок на патент по всему миру. Представители компании уверены, что новая технология открывает дорогу к терабитным чипам NAND-памяти.
В данный момент в качестве замены флэш-памяти NAND рассматриваются микросхемы на основе графена, память с изменением фазового состояния, Racetrack memory и резистивная RAM. Память последнего типа обещает представить американкий стартап Crossbar, согласно заявлениям компании, их RRAM-чипы достигнут 20-кратного превосходства в скорости записи над памятью типа NAND, а энергопотребление будет составлять лишь часть от запросов привычной флэш-памяти.
Компания из центра Кремниевой долины — города Санта-Клара — заявила, что им удалось достигнуть работоспособной «простой и масштабируемой» трёхслойной структуры, благодаря чему с использованием 3Д-технологий на одном чипе размером с почтовую марку (200 мм²) будет возможно уместить до 1 терабайта информации.
Обещаемое превосходство над сегодняшними пределами NAND-флэш велико: 20-кратное уменьшение энергопотребления, 20-кратное увеличение скорости записи, 10-кратное увеличение износостойкости при уменьшении размера чипа в два раза. Чипы памяти «Кроссбара» будут обладать легчайшей интеграцией в системы на кристалле.
Инвесторы не обошли вниманием многообещающий стартап: «Кроссбар» получил 25 млн. долларов от фондов Kleiner Perkins Caufield & Byers, Artiman Ventures и Northern Light Venture Capital. Помог этому факт того, что компания уже сумела создать рабочий прототип на производственных мощностях одного из её партнёров. Судя по как минимум трём патентам главы компании, намерения «Кроссбара» серьёзны.
Подобно флэш-памяти RRAM энергонезависима, то есть информация на ней не будет сброшена и при отсутствии питания. Согласно прогнозам компании скорость записи составит 140 МБ/с, скорость чтения — 17 МБ/с с случайной задержкой чтения в 30 наносекунд. Три слоя чипов состоят из (снизу вверх) неметаллического электрода внизу, слоя аморфного кремния и металлического электрода.
Автор: FakeFactFelis
