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鎧俠控股(以下簡稱鎧俠HD)存儲器事業部總經理井上敦史介紹了第十代“BiCS FLASH”的研發進展、主要性能特點和技術目標。他表示,第十代BiCS FLASH的1Tbit TLC產品目前已進入研發的最后階段,預計將于2026年夏季左右開始出貨。
這是井上先生在鎧俠控股于 2026 年 6 月 2 日舉行的“投資者日”簡報會上發表的聲明。
他首先介紹了目前的旗艦產品——第八代BiCS閃存。第八代產品采用“CBA(CMOS直接鍵合陣列)”技術,通過分別處理和鍵合帶有存儲單元陣列的晶圓和帶有CMOS電路的晶圓,優化了熱處理工藝。該公司聲稱,這項技術實現了“業內最佳”的性能、容量和能效。
此外,該公司強調,其第八代產品是業內首款采用 32 芯片堆疊封裝技術的產品,每個封裝容量達到 8 TB,并為實現 245 TB SSD“LC9 系列”做出了貢獻。
該公司目前正在擴大其第八代產品的量產規模,以用于眾多項目,并預計到 2026 財年末,其 NAND 出貨量中約 80% 將是第八代產品。
基于第八代BiCS閃存,鎧俠控股正采取“高容量/高密度”和“高性能”雙管齊下的戰略,以滿足人工智能時代的需求。該戰略也在2025年6月的管理政策說明會上進行了闡述。
為了滿足高容量/高密度需求,公司將繼續研發第十代及后續第十一代產品,延續前幾代產品高堆疊和平面縮減技術,實現高比特密度/高容量。這些產品將主要滿足企業/數據中心固態硬盤的市場需求。另一方面,為了滿足高性能需求,公司將在第九代及后續第十代產品中,結合單元技術、減少堆疊數量以及最新的CMOS技術,實現高性能。這些產品將主要面向人工智能PC和移動設備市場。
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第十代 BiCS FLASH 強調的是選擇 332 層堆疊數的優勢。
傳統上,3D NAND 市場通過增加堆疊層數來提高位密度,從而降低成本。鎧俠 HD 的競爭對手也在開發超過 400 層的產品。
另一方面,井上先生解釋說,“過度堆疊會導致資本投入和工藝步驟增加,從而導致晶圓成本上升。”他還提到,就性能而言,例如,當堆疊層數達到400層或更多時,數據讀寫過程中激活的存儲層數量會增加,這往往會導致功耗增加。此外,增加層數需要減薄單元層,這會降低單元的載流能力,從而引發可靠性下降的擔憂。
考慮到這些挑戰和擔憂,第十代芯片最終選擇了332層。井上先生強調:“在第十代芯片中,我們不僅像第八代芯片一樣通過高堆疊層數降低了成本,而且還均衡地融入了平面縮減技術,從而在層數少于行業平均水平的情況下實現了優化的GB成本。”他補充道:“通過選擇優化的332層,我們能夠提高電源效率并確保存儲單元的可靠性。”
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此外,井上先生還對比了332層產品和公司開發的400層及以上產品。對比結果顯示,332層產品相比400層及以上產品,每GB成本可降低約10%。此外,其性能也提升約10%,存儲單元可靠性提升約35%。井上先生表示:“在第十代產品中,我們不再僅僅追求層數,而是從多個角度優化GB成本、存儲單元可靠性和能效。”
第十代產品的另一大特點是繼續沿用CBA技術。鎧俠高清芯片自第八代產品起便開始使用CBA技術,據該公司稱,該技術比行業平均水平提前了約四年推向市場。因此,第八代產品實現了3.6 Gbit/s (bps) 的開創性接口性能。
據井上先生介紹,第九代和第十代產品將實現 4.8Gbps 的接口性能,使公司比競爭對手領先約一年。公司計劃通過盡早推出高速接口兼容產品并提高市場份額,在 PCIe Gen6/Gen7 兼容的固態硬盤和高性能移動設備市場中脫穎而出。
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第十代 BiCS 閃存的研發工作進展順利。
性能方面,與第八代產品相比,位密度提高了59%。接口速度提高了33%,讀取吞吐量提高了15%以上,寫入吞吐量提高了30%以上。
此外,能效也得到了顯著提升,閱讀能效提升超過40%,書寫能效提升超過30%。該公司曾在2025年的管理政策簡報中預測能效提升約10%,但實際已實現了顯著提升。
第十代 BiCS 閃存 1Tbit TLC 產品計劃應用于高性能/高帶寬固態硬盤產品,包括“鎧俠 CM 系列”。井上先生解釋說:“我們目前正處于研發的最后階段,進行可靠性測試,并計劃在 2026 年夏季左右交付樣品。” 關于量產時間,他表示,在完成客戶認證后,“我們希望在一年左右的時間內開始量產,同時也會評估市場情況。”
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鎧俠的NAND戰略將如何發展
在2025年財報會上,鎧俠執行副總裁太田博夫介紹了其旗艦產品“BiCS FLASH”的路線圖和關鍵技術,以及目前正在開發的新存儲解決方案。
大田先生首先探討了存儲技術的演進歷程。他解釋說,隨著人工智能的日益普及,閃存通過滿足包括更高的位密度、可靠性、性能和能效在內的廣泛需求,為人工智能的推廣提供了支持。他還指出,閃存的存儲容量已經增長了50萬倍,從1991年的4Mbit增長到目前量產的第八代BiCS閃存的2Tbit。他強調:“在此過程中,SLC、MLC、TLC和QLC(四層單元)等新型存儲技術相繼問世,其中許多技術都出自鎧俠之手。我們相信,我們能夠繼續引領行業的技術創新。”
大田先生強調,“NAND閃存的成本競爭力源于芯片上能夠封裝多少比特。”他解釋說,提高比特密度的方法通常有四種:增加堆疊層數、縮小芯片平面面積、引入新的架構以及像QLC那樣通過邏輯方式提高比特密度。他補充道,“不同方法的投資額各不相同,因此如何在降低投資的同時提高比特密度,對于技術發展戰略而言至關重要。”
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鎧俠HD致力于通過增加堆疊層數和縮小芯片平面面積等方法,最大限度地提高位密度。太田先生解釋說:“通常,其他公司都專注于通過增加堆疊層數來提高位密度,但我們的優勢在于縮小芯片平面面積。” 他補充道,他們正通過各種研發手段來追求位密度的最大化,例如引入CBA(CMOS直接鍵合陣列)等新架構,并率先推出QLC技術。
在平面縮減技術方面,該公司通過與合作伙伴共同開發的名為 OPS(On Pitch SGD)的新技術,實現了字線層面積開銷的降低。在第六代及之前的 BiCS FLASH 芯片布局中,為了實現物理隔離并允許單獨選擇物理頁面,需要在字線層創建非功能性內存空洞。而在第八代產品中,通過使用 OPS 技術,這種隔離直接在內存空洞之間實現,從而降低了面積開銷。
作為一種全新的架構,他們引入了CBA技術。雖然從CNA(CMOS近陣列)到CUA的過渡降低了CMOS的面積開銷,但他們解釋說,“連接CMOS和存儲單元仍然存在布線開銷”。第八代產品中引入的CBA技術通過分別處理和鍵合CMOS和單元陣列,進一步降低了這種開銷。大田先生強調:“鎧俠在該技術領域也一直處于行業領先地位,并以此為傲。CBA技術允許在最佳溫度條件下處理CMOS晶圓和存儲單元晶圓,從而使我們能夠最大限度地發揮每個晶圓的性能,并實現接口性能和單元性能都極具競爭力的產品。”
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最后提到的技術是邏輯縮小(多層單元制造),QLC 就是其中的典型代表。鎧俠高清(Kioxia HD)強調,公司在該領域一直致力于研發先進技術,包括自第四代 BiCS FLASH 閃存起就為 3D 閃存生產 QLC,并在 2007 年開發了用于 2D 70nm 工藝的 QLC 產品。大田先生補充道:“與 TLC 產品相比,QLC 產品在降低成本的同時,性能和可靠性也略有不足,因此我們在部署時會仔細考慮各個市場的具體要求。”
2024 年 12 月,鎧俠控股在國際會議“IEDM”上宣布了一項名為“HCF(水平通道閃存)”的新技術,該技術通過水平排列通道來提高存儲密度。
在簡報會上,有人提出了關于HCF推出時間的問題。大田先生解釋說:“雖然一些競爭對手聲稱他們可以實現1000層,但我們相信從技術上講我們也能做到。然而,關鍵問題在于成本和性能是否能達到最終用戶真正能夠接受的水平。在這種情況下,我們正在考慮的方案之一是,最終可能需要采用新的理念過渡到高密度纖維板技術。” 他補充說,過渡計劃預計在2030年代中期或之后進行。
大田先生還概述了BiCS FLASH的未來技術戰略。
該公司計劃沿著兩個方向開發產品:一是繼續增加層數以實現高容量和高性能,二是利用 CBA 技術將現有單元技術與最新的 CMOS 技術集成,在降低投資成本的同時實現高性能。
對于專注于高容量和高性能的第一條產品線,該公司計劃將進一步堆疊與平面縮減相結合,開發第十代及后續幾代高比特密度/高容量產品,旨在滿足企業和數據中心 SSD 市場的需求。
針對以性能為優先的第二條產品線,我們開發了第九代產品,該產品利用CBA技術,并將現有存儲單元與高速CMOS技術相結合,以滿足各種前沿應用的需求。通過利用現有存儲單元,我們能夠在滿足人工智能邊緣應用需求的同時,降低堆疊所需的資本投入。
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大田先生表示:“通過這兩項發展戰略,我們將開發出既能滿足尖端應用的先進需求,又能保持最佳投資效率的具有競爭力的產品。”
下圖總結了從第 5 代到第 10 代的性能/比特密度演變情況。
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第八代固態硬盤通過引入CBA技術,實現了“業界領先”的接口速度和能效,同時還具備高比特密度。大田先生強調:“第八代產品在性能、功耗和可靠性方面都獲得了眾多客戶的積極反饋和評價。此次引入的CBA技術使我們領先競爭對手兩代,這一優勢將提升我們的競爭力,并增強鎧俠固態硬盤產品陣容。”
關于其在新市場的拓展,該公司解釋說,在闡述存儲器層次結構的同時,他們也在開發除TLC和QLC NAND(目前是其核心業務)之外的其他存儲器。在DRAM領域,他們提到了“OCTRAM(氧化物-半導體溝道晶體管DRAM)”,這是一種采用巨型半導體(InGaZnO)晶體管的新型DRAM結構,其開發目標是降低功耗,用于人工智能和后5G應用領域的系統存儲器。
他們還提到了“XL-FLASH”,這是一種存儲級內存,可以彌合TLC NAND和DRAM之間的延遲差距。他們計劃部署“超高IOPS SSD”和“CXL-XL”作為采用XL-FLASH的新解決方案。
CXL-XL 是一種利用 CXL 接口技術實現 CPU 間內存共享的存儲技術,預計將于 2026 年下半年開始出貨樣品。大田先生表示:“隨著計算規模越來越大、分布越來越廣,以執行更復雜的計算,僅靠 DRAM 擴展內存容量在成本和功耗方面都面臨挑戰。CXL-XL 將滿足 DRAM 無法實現的大容量、低延遲內存需求。”
該公司還將繼續開發超高容量QLC固態硬盤。QLC固態硬盤已經在數據中心得到應用,但該公司表示:“未來,我們將開發出高容量、低成本的QLC固態硬盤,使其在總擁有成本(TCO)方面能夠與近線硬盤競爭。”
(來源:編譯自eetjp )
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