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【闪存知识】三星第二代3D V-NAND芯片

来自(http://www.dramx.com/) 2015-04-29  微信号: dramexchange

时隔首款3D V-NAND公布后一年多,三星又在ISSCC 2015研讨会中,发表了第二世代3D V-NAND,32层堆栈、TLC结构的128Gb配置,三星850 EVO SSD也使用了此款NAND Flash。

从最直观的的比较下,可以看到第一代与第二代的差别在于面积与容量密度的差别:

第一世代为MLC设计,堆栈层数为24层,128Gbit容量所占的面积约为133mm2,计算之下容量密度约为 0.93Gb/mm2;

第二世代,使用了TLC设计,在堆栈的层数也提升到了32层,因此大幅的提升容量密度,128Gb所占面积为68.9mm2,容量密度为1.86Gb/mm2,提升幅度相当惊人。

写入部分:

传统平面式NAND FLASH在达到一定程度的密度以后,每个单元蓄积的电荷量会下降,另外相邻的内存间也会产生电荷干涉。为了避免这些负面影响,TLC的写入都会被拆分成二到三个阶段,以进行比较精确的控制。

不过3D V-NAND却没有传统Plannar会遇到的问题,因此传统的多阶段控制就不需施行,三星透过了HSP技术将多阶段程序的过程整合成一个,大幅缩减时间。

大幅缩减programing时间带来的好处,就是能够降低写入时的功耗:

大致上写入的功耗可以整理成电压、电流、以及re-program时间长度的乘积,因此更低的程序时间,就能够降低功耗,三星称可以降低达40%的写入功耗。

另外内存结构上的改变,造成了Word line在近端、远程的阻值会有些差异,这样的阻值差异会造成Sense Amplifier与控制译码间的迟滞,因此为了解决这样的问题,进行了阻值监测,以及针对不同的Word Line参数给予不同的电压,这样一来能够有效降低setup-time。

最后则是扩充总线宽度

透过从32扩充到64 bit,而芯片内部的稳压线路也进行了优化,对应了不同的Data rate来调整电流量,进一步来抑制电压变化,这样一来就会反应在信号的jitter上,在高速操作下有效降低jitter便能在高频下更稳定的工作,眼图的量测结果也将1Gbps下的jitter由420ps降低到280ps。

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