Флеш-память наткнулась на существенную проблему, ее емкость может остановиться

Прогнозы аналитиков, что флеш-память в ближайшие годы приблизится, а потом опередит обычные механические жесткие диски по емкости, могут не оправдаться. Технологии производства флеш-памяти натолкнулись на существенную проблему, которую специалисты пока не знают, как решать.

Флеш-память NAND уже натыкалась на технологические препятствия – возникла проблема миниатюризации одной ячейки. Вендоры нашли решение в том, чтобы стыковать слои флеш-памяти друг над другом, такой тип называется 3D NAND. Благодаря этому без дальнейшего уменьшения ячеек можно было наращивать емкость микросхем флеш.

Сегодня все главные разработчики на рынке освоили или подошли к массовому производству 64-слойных чипов 3D NAND. На очереди выпуск 96-слойных микросхем. Однако оказалось, что дальнейшее увеличение количества слоев имеет непреодолимые препятствия.

Генеральный директор компании BeSang Inc Чи Сан-юн, которая занимается разработкой чипов 3D NAND, говорит, что он очень удивится, если кто-то сможет наладить выпуск многослойной 3D NAND емкостью 4 Тбит. Например, компания Samsung в следующем году пообещала начать производство чипов на 1 Тбит с применением 3D NAND. Детали микросхем неизвестны, но это могут быть 96-слойные микросхемы с записью 4 бит в каждую ячейку (память типа QLC).

Для производства чипа на 4 Тбит без увеличения его площади нужны 512 слоев. Если не появится технологического прорыва, на обработку одной пластины с 512-слойной 3D NAND требуется около одного года (от 43 до 53 недель). В этой цепочке на изготовление руководящей части чипа уходит около 5 недель и еще 8 раз по 5-6 недель на изготовление 64 слоев. То есть производство 512-слоистых кристаллов оказывается настолько длинным, что оно уже не будет экономически выгодным.

Если на обработку каждой пластины на 4 Тбит понадобится год, на обработку пластины с 16 Тбит чипами уйдет около четырех лет, ведь они будут иметь 2 048 слоев. Именно поэтому эксперты считают, что развитие флеш-памяти может скоро остановиться.

Горизонтальное масштабирование 3D NAND (увеличение площади чипов) также не принесет значительного улучшения. Появятся два негативных фактора: во-первых, все больше места будет теряться на отверстиях для вертикальных межслойных соединений. Во-вторых, увеличение площади ведет к экспоненциальному росту уровня брака.