三星的立體NAND，全球率先用於高端個人電腦SSD

【新聞鏈接】

負極用硅粉替代碳粉，日本大學開發長壽命大容量鋰電池

東大新型二次電池利用固體內的氧分子，能量密度達到現行鋰離子電池7倍

聯發科推出智能手機用64位八核LTE處理器，與高通的價格競爭激化

柔性有機器件：電路可貼在皮膚上，還將進入皮膚內

富士膠片開發出抗菌性能提高百倍的抗菌涂層技術

三星電子於2014年7月1∼2日在韓國首爾舉辦了SSD新產品發布活動“2014三星固態硬盤全球峰會”（2014 Samsung SSD Global Summit）。此次發布的亮點產品是採用立體NAND閃存“Vertical NAND（V-NAND）”的高端個人電腦用SSD（圖1）。上市時間為2014年7月21日。該公司已從2013年12月開始OEM供應採用V- NAND的數據中心用SSD，但推出普通消費者用產品尚屬首次。

集成了“V-NAND”的300mm晶圓

耐用年數為10年，長達原來的兩倍

V-NAND是三星面向NAND微細化到達極限之后而開發的技術。三星並未採用微細化這一傳統方法，而是通過在晶圓工序中多層重疊存儲元 件，實現了大容量化和低成本化。特點是在構造上下了很大功夫，可一次形成多層存儲單元，而不是逐層形成存儲單元。東芝曾在立體 NAND“BiCS（Bit-Cost Scalable）”上倡導過這種理念。

圖1 利用立體NAND來改善性能 此次發布的SSD“Samsung SSD 850 PRO”，通過採用立體NAND“V-NAND”，獲得了比採用平面NAND的原產品更高的性能。（該表由日經BP半導體調查根據三星的資料編制）

三星在此次的發布會上強調了V-NAND的高性能。與20nm工藝平面型NAND（平面NAND）相比，“寫入速度可達到兩倍，可擦寫次數為2∼10倍，耗電量卻隻有1/2”（三星高級副總裁、閃存設計部門的Kye Hyun Kyung）。

據三星介紹，能夠實現高性能的原因是，存儲單元的材料及構造與平面NAND存在根本性的差異。V-NAND在絕緣性SiN膜而不是平面 NAND所使用的導電性多晶硅膜上儲存電子。而且，由於能夠在三維方向上獲得存儲容量，因此可以放寬水平方向的設計工藝（增大存儲單元的尺寸）。

三星稱，這些因素可使隨著閃存集成度的提高而增強的電氣性干擾（發生於存儲單元之間）小於平面NAND。因此，可減少寫入數據時的寫入/驗証注1）次數，從而提高寫入速度。

注1）驗証（Verify）是指用來確認數據是否被正確寫入的序列處理。

另外，因為存儲單元的尺寸可以增大，所以可保存的電子數量也會增加。一般來說，反復擦寫的次數越多，電子越容易泄露，但電子數量本來就很多，因此可以減輕 電子泄露對數據產生的影響。這樣便可增加擦寫次數。三星還通過隨著三維化而更改電路設計等措施，降低了耗電量。

此次發布的新產品“Samsung SSD 850 PRO”與原產品相比，寫入速度、擦寫次數及耗電量均獲得了改善。改善幅度尤其大的是擦寫次數（圖2）。能夠擦寫的數據總容量（TBW：total bytes written）的保証值提高了約一倍。耐用年數為10年，在普通消費者用SSD中，如此長的年限是沒有先例的。

圖2 擦寫次數和TBW獲得提高 據三星介紹，採用V-NAND的SSD與採用平面NAND的原產品相比，擦寫次數提高至2∼10倍。（該圖由日經BP半導體調查根據三星的資料繪制）

近期將導入3bit/單元

另一方面，V-NAND在成本競爭力方面還存在課題。2013年12月開始供應的SSD採用了24層重疊VNAND。此次通過增至32層提 高了集成度（單位芯片面積的bit密度），但“成本還算不上足夠低”（三星）。 要與最尖端的平面NAND進行成本競爭，必須將存儲單元的層數提高至48∼64層的水平。

三星還有一種方法來提高成本競爭力，那就是強化多值化技術。V-NAND此前一直採用MLC（2bit/單元），但在此次的發布活動上，三星就導入TLC（3bit/單元）表示，“近期將會有重大消息發布”。估計配備TLC型V-NAND的普通消費者用SSD最早將於2014年秋季實現產品 化。

即便如此，估計V-NAND仍需要一段時間才能滲透到存儲卡、智能手機、電腦等重視成本的市場。因此，三星打算同時推進NAND的微細化。目前已開始量產19nm工藝產品，計劃2014年7∼9月開始量產下一代工藝（16nm左右）產品。

東芝的戰略是否正確

三星向立體NAND轉型，宣布開始量產立體NAND，但到目前為止還隻有該公司一家。三星的最大對手——東芝-晟碟聯盟目前仍把重心放在微細化上，從2014年4月底開始量產15nm工藝平面NAND，計劃2015年仍把量產重心放在15nm工藝產品上。

關於立體NAND“BiCS”，2014年度內東芝還隻會進行樣品供貨，2015年度下半年才打算開始量產。東芝將優先考慮提高技術的成熟度，量產時“會實現其他公司追趕不上的芯片面積”（東芝社長田中久雄）。東芝要處於優勢地位，就必須能夠在短時間內消除與率先獲得客戶反饋的三星之間的差距。（作者：大下 淳一，日經技術在線！供稿）