一文讓你看懂三星第五代V-NAND技術

2019-03-08

轉自天極網

今年1月底，三星電子又發大招，推出採用第五代V-NAND技術的SSD產品——三星970 EVO Plus SSD。事實上，隨着新一代3D NAND技術的不斷成熟，速度更快的NVMe協議的SSD固態硬盤已經成為市場主流。

以前，我們見過的閃存多屬於Planar NAND平面閃存，3D閃存則是立體堆疊的。打個比方，如果説普通NAND是平房，那麼3D NAND則是高樓大廈。簡單説，在3D NAND領域，誰堆疊的層數多，誰的產品性能就更先進。

眾所周知，平面NAND閃存不僅有SLC、MLC和TLC類型之分，而且為進一步提高容量、降低成本，NAND的製程工藝不斷進步。雖然更先進的製程工藝帶來了更大的容量，但容量提升、成本降低的同時可靠性及性能都在下降。

與之相比，為提高NAND的容量、降低成本，存儲廠商只需要堆疊更多的層數即可。

據悉，2bit MLC每cell單元存儲2bit數據只需要一兩打電子，3bit MLC(也就是TLC)的每個cell單元儲存。隨着製程工藝的不斷革新，cell單元之間的干擾現象越來越嚴重。

三星的V-NAND不再追求縮小cell單元，而是通過3D堆疊技術封裝更多cell單元，實現容量增多的目的。

傳統上，SSD中使用的是浮柵極MOSFET(Floating gate MOSFET)，電子儲存在柵極中，它相當於一個導體。這種晶體管的缺點是寫入數據時，柵極與溝道之間會形成一次短路，這會消耗柵極中的電荷。

即每次寫入數據，都要消耗一次柵極壽命。一旦柵極中的電荷沒了，cell單元就相當於掛了，無法存儲數據。

三星V-NAND閃存放棄浮柵極MOSFET，使用電荷攫取閃存(charge trap flash，簡稱CTF)設計。每個cell單元看起來更小了，但裏面的電荷是儲存在一個絕緣層而非之前的導體上，理論是沒有消耗的。這種更小的電荷有很多優點，比如更高的可靠性、更小的體積。

據瞭解，使用CTF結構的V-NAND閃存被認為是一種非平面設計，絕緣體環繞溝道(channle)，控制柵極又環繞着絕緣體層。這種3D結構設計提升了儲存電荷的的物理區域，提高了性能和可靠性。

相比傳統的FG(Floating Gate，浮柵極)技術,三星NAND的電荷擷取閃存(charge trap flash，簡稱CTF)技術難度更小一點，因此這有利於加快產品量產。

目前，三星的3D V-NAND存儲單元的層數(Layer)由2009年的2-layer逐漸提升至24-layer、64-layer，再到2018年的96-layer(層)。

參考資料：

1. https://zhuanlan.zhihu.com/p/21967038