美光新世代 232 層堆疊 3D NAND Flash 亮相，帶出效能與應用全新境界

疫情期間，面對工作與生活型態的轉變，使得人們越來越依賴電子產品。這其中除了手機、筆記型電腦與平板電腦等智慧行動裝置外，提供巨量傳輸服務的資料中心及其伺服器重要性更是不言而喻。

另外，隨著汽車應用了越來越多的電子設備，其他加上工業監控設施、邊緣運算設備或者健康醫療裝置等等，所累積出的大量數據都必須仰賴儲存設備來容納。這也使得記憶體發展不斷朝著大容量，高傳輸速率的方向邁進。因此，美商記憶體大廠美光科技（Micron Technology, Inc.）在過去成功發展出 176 層堆疊 3D NAND Flash 快閃記憶體產品基礎上，領先業界推出 232 層堆疊的 3D NAND Flash 快閃記憶體，不但為記憶體的應用更推進了一大步，也為人們生活的便利性提供了提供了絕佳解決方案。

232 層更高規格，擴大解決方案應用領域

美光科技 NAND 先進技術事業部（Advanced NAND Technology）副總裁 Lars Heineck 先前表示，美光長期以來被公認為 3D NAND 技術領域的領導廠商，先前投入量產的業界首創 176 層堆疊替代閘 NAND 技術就是證明。而在那之後，美光持續將先進技術廣泛應用在各項儲存產品組合上，其中包括行動裝置、用戶端、車用、智慧邊緣及資料中心等，再加上各類規格尺寸及介面技術。因此，就在持續完善及拓展 176 層堆疊技術應用的同時，美光也竭力將 NAND 技術推向新境界，造就了美光新世代 232 層堆疊 NAND Flash 快閃記憶體技術正式亮相，並已於今年下半年量產。

美光表示，全新 232 層堆疊 3D NAND Flash 快閃記憶體設計的基礎，就是過去美光成功且經實證考驗的 CuA（CMOS-under-array）架構，藉此擴增容量、密度、性能及成本效益。其中，將 NAND 位元記憶單元陣列進行更多層堆疊，可於 mm² 的矽晶上納入更多位元，使其提高位元密度，並降低每位元成本。而這項獨步業界的 232 層堆疊技術，誕生出美光第六代進入量產階段的 NAND Flash 產品。

其 232 層堆疊 3D NAND Flash 快閃記憶體也是首款支援 NV-LPDDR4 的產品，此低電壓介面與過去 I／O 介面相較，可節省每位元傳輸逾 30%。因此 232 層堆疊 3D NAND Flash 快閃記憶體解決方案得以為提高性能和低功耗之間力求平衡的行動應用，以及資料中心、智慧邊緣的部署提供理想的後援。另外，該介面亦向下相容，支援舊款控制器和系統。

開創未來記憶體全新格局

美光強調，這款產品前所未有的高層數搭配 CuA 技術，得以在極小面積上提供每個晶片高達 1 兆位元（1 terabit）的超大儲存容量。因此，232 層堆疊 NAND 裝置上的面積位元密度，相較上一代 176 層堆疊技術高出 45% 以上，密度提升亦使封裝規格尺寸得以改良。例如全新 11.5 mm×13.5 mm 封裝尺寸，相較上一代晶片的封裝尺寸縮減 28%。這也代表著將會有更多類型的裝置可以搭載大容量、高性能的儲存裝置，強化使用者的體驗。

美光表示，儲存密度提升還不是全新 232 層堆疊 3D NAND Flash 唯一優勢，因為其除了擁有業界超高堆疊層數，還擁有業界最快的傳輸速度。而創造此驚人成績的因素，就在於 NAND Flash 快閃記憶體介面（ONFI）的傳輸速率提高至 2400MT／s，此技術相較上一代技術快了 50%，同樣也是領先業界的成就。另外，寫入與讀取頻寬相較於上一代 176 層堆疊產品，其寫入頻寬增加 100%，讀取頻寬則增加 75% 以上。

事實上，為達成儲存與效能方面的改良，必須將 3D NAND 裝置的分區增加到六個平面，以實現更高的平行處理，從而促進效能提升。相較目前許多 NAND 裝置僅具有兩個平面或四個平面分區來處理指令及資料分流，美光率先業界推出六平面 TLC（三層單元）NAND　裝置。這從個別晶粒來看，平行處理能力的提升，不但提高了串列存取與隨機存取的讀、寫性能，也使更多讀寫命令可同時發送至 NAND 裝置上。另外，全新 232 層堆疊 NAND Flash 快閃記憶體的六平面架構，每平面上數條獨立字元線也能夠減少讀寫命令之間的衝突，藉此提高服務品質。

產品效能全面提升，有賴美光技術創新與供應鏈全力支持

不過，美光也認為，要領先推出在容量、傳輸速度、效能都領先的產品，不但需要有設計、技術開發、系統實現、晶圓製造、測試封裝等支援團隊全面地緊密合作，還得從設計及技術層面的共同優化，進而提升製程穩健度。例如，3D NAND Flash 需要其控制器提供先進的資料管理及錯誤修正功能，以提升可靠性。而且，確保出現製程差異時仍可符合用電、功率及散熱規格，正確的底層規劃及建模。

另外，將 3D NAND 技術進行量產也是另一大挑戰。由於 3D NAND 單元是以串連形式垂直構建，使得單一單元的瑕疵將會影響整體性能。尤其在高深寬比的蝕刻，更講求極高精密度，因此要透過先進的污染控管措施來減少瑕疵，同時提高電子遷移率及導電性，藉此克服減速問題。為了克服這些難關，美光除了靠內部堅實的專業團隊來推動此一創新之外，也與代工廠商、材料廠商及供應商密切合作，立足台灣並持續深化與生態系夥伴的串聯。而美光新世代 232 層堆疊 3D NAND Flash 快閃記憶體正在新加坡晶圓廠量產，會優先以封裝顆粒形式及透過美光 Crucial SSD 消費性產品系列出貨。