美光首次实现DRAM和NAND同时领先，三款新品齐亮相
2021-06-03
15:31:02
来源: 互联网
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自上世纪七十年代成立以来，美光一直从事存储相关业务。
得益于与时俱进和持续的投入，美光在业界实现了很多首创，公司在过去40多年有很多业界首创的创举，并已经取得4万多个专利，在 DRAM和NAND领域都拥有非常多的IP。
在日前举办的一场媒体会上，美光科技高级副总裁兼计算与网络事业部总经理更是表示：“过去几十年来，美光首次在DRAM和NAND领域实现同时领先”。“在最近行业下滑的整个阶段，美光仍旧保持每个季度都盈利，这在美光历史上是首次。”美光科技执行副总裁兼首席商务官Sumit Sadana补充说。他进一步指出，现在的美光是一个全新的美光，财务上非常稳健，非常扎实，因此可以非常有信心地在技术发展的各个阶段都保持投资，维持技术领先性。而美光最近推出的1α DRAM制程和176层的NAND Flash技术就是他们的倚仗。
首次实现DRAM和Flash的领先
如下图所示，DRAM 是由一个晶体管和一个电容构成的，晶体管处于“ON”的状态，电容储存电荷。也就是说，根据电容是否有电荷，进行“1”或者“0”的存储动作。而为了实现DRAM密度和性能的提升，和其他逻辑电路一样，产品在面世之后，也一直在这条路上前进。
但正如美光早前表示，到了几年前，存储行业发生了一件有趣的事。那就是我们停止谈论确切数字，开始使用像1x、1y和1z等术语。尤其是对于DRAM，节点名称通常对应于存储元件中活动区域阵列的半个节距面积。美光的1α，就可以看作是10nm级的第四代技术。据Sumit Sadana介绍，美光是全球第一个推出1α工艺的DRAM厂商。值得一提的是，他们也是第一个推出1z工艺的厂商。
从美光提供的数据可以看到，与1Z（成熟的成品率）工艺相比，他们的1α制造工艺预计能将位密度提高40％，这将相应降低生产者的每位成本。此外，该技术将能带来15%的功耗降低，且性能更高。
来到NAND Flash方面。在过去多年的发展中，因为要兼顾密度提升和体积，NAND Flash已经从2D 走向了3D。因为采用了立体的结构，这就让3D NAND Flash较之2D闪存，可以在单Die 内堆叠更多存储单元，进一步提升单元密度和数据容量。作为业界的领先厂商，美光也在早前率先发布了176层的3D NAND FLASH。
美光介绍，公司的176层NAND是第五代3D NAND以及第二代替换栅极（Replacement Gate）架构，为市场上技术最先进的NAND节点。与上一代的高容量3D NAND相比，美光176层NAND的读取延迟和最佳延迟改进 35% ，可超过关键应用的性能。 美光的 176 层 NAND 设计精巧，采用比同业竞品还要小 30% 的颗粒，是小尺寸解决方案的理想选择。
他们进一步指出，美光第五代 3D NAND 的 ONFI（Open NAND Flash Interface）提供业界最高的数据传输率 1,600 MT/s，提升了 33%。ONFI 的速度提升可升级系统启动并强化应用性能。在汽车应用中中，此速度将在引擎启动后立即为系统提供近距离即时的快速时间，加强用户体验。
透过将其NAND单元技术从传统的浮栅设计改成电荷陷阱方案，改善了未来 NAND 的可扩充性以及效能。这个电荷陷阱方案技术结合美光的替换栅极架构，并利用高导电性金属字元线 （word line）代替硅层以实现无与伦比的 3D NAND 效率。美光采用此技术也使公司得以有效地领先业界。
多款基于新技术的新品齐发
在媒体会上，美光科技高级副总裁兼计算与网络事业部总经理Raj Hazra告诉记者,美光将在芯片领域的能力转化为世界级、领先的产品，让我们的客户受惠其中，让他们体验到这些技术对于生活、工作以及自身竞争优势的重要作用。
基于这样的理念，美光日前推出了全球首款 176 层 NAND 的 PCIe 4.0 固态硬盘 (SSD)、全球首款基于 1α 节点的 LPDDR4x 和 DDR4 产品以及为数据密集型汽车系统提供耐用的UFS 3.1 存储产品。
据介绍，美光最新的固态硬盘 Micron 3400、Micron 2450 具备设计灵活、高性能、低功耗等特点，可支持从专业工作站到超薄笔记本应用的全天候使用。Micron 3400 固态硬盘提供 2 倍读吞吐量，与美光上一代 Micron 2300 SSD对比，新一代SSD的最大写吞吐量提高了 85%数据，可满足实时 3D 渲染、计算机辅助设计 (CAD)、游戏、动画等要求严苛的应用需求。而Micron 2450 固态硬盘最大限度发挥了 PCIe 4.0 的性能，为用户提供高响应速度体验，且提供三种外形尺寸，最小仅为 22x30mm 的 M.2 规格，为客户产品设计赋予极大的灵活性。
美光进一步指出，得益于先进能效，Micron 3400 和 Micron 2450 已被列入 Intel Modern Standby Partner Portal Platform 器件清单，且满足 Intel Project Athena 开放实验室的 SSD 测试要求。这两款 Micron SSD 也通过了 AMD 的 PCIe Power Speed Policy 和 Microsoft Windows Modern Standby 验证。
在DRAM方面，美光表示，公司将在本月快速批量出货基于1α 节点的 LPDDR4x 产品。而这些基于 1α 节点的内存产品推动了诸多应用的技术创新，例如服务器平台上数据密集型工作负载以及面向消费者的超薄笔记本。1α 节点提高了内存能效，延长了电池续航时间，从而使笔记本电脑更加符合移动办公需求，应对居家工作与学习的应用场景。
随着远程办公与在线教育日渐普及，美光与全球领先的系统供应商密切合作，以满足市场对个人电脑日益高涨的需求。美光与台湾地区领先的原始设备制造商 (OEM) 宏碁 (Acer) 开展深度合作，将基于 1α 节点的 LPDDR4x 和 DDR4 产品集成到宏碁系统中。
美光还完成了基于 1α 节点的 DDR4 产品在第三代 AMD EPYC 等数据中心平台上的验证。这些产品均在美光台湾地区先进的 DRAM 晶圆厂进行批量生产，其中包括新近扩建的台中 A3 工厂。
“对比上一代基于 1z 节点的 LPDDR4x 产品，1α 节点制程为移动应用带来 40% 的内存密度提升和 20% 的能效提升，适用于需要长续航时间的手机应用，特别是拍摄照片和视频等需要占用大量内存的应用场景。”美光方面强调。
至于送样的 128GB 和 256GB 容量、基于 96 层 NAND 技术的车用 UFS 3.1 托管型 NAND 产品，则是美光为智能边缘应用带来创新。
按照美光的说法，随着车载信息娱乐系统不断发展，汽车内集成了高清显示屏和基于人工智能的人机交互功能，美光 UFS 3.1 产品线为此类应用提供了所需的高吞吐量和低延迟性能。
据数据统计，美光 UFS 3.1 的数据读取性能是 UFS 2.1 的两倍，而且能够快速启动，降低了数据密集型车载信息娱乐和高级辅助驾驶系统 (ADAS) 的延迟。UFS 3.1 的连续写入性能提高了 50%，可满足 3 级以上 ADAS 系统和黑匣子应用中不断增长的传感器和摄像头数据对于实时本地存储的需求。
向DDR5和CXL等进发
据Sumit Sadana介绍，在过去几十年，存储的需求正在快速增长。如下图所示，在初期，内存和存储的营收占半导体营收只有10-11%。但在20多年之后，内存和存储的营收占半导体营收的30%左右，并且还保持着与日俱增的发展态势。
他进一步指出，5G和AI这些创新性的技术将会推动手机、笔记本电脑和包括自动驾驶汽车和工业物联网在内的智能边缘设备的发展，这些新应用的繁荣将会给存储带来巨大的机会。
“为此，内存的创新需要跟上计算变革的脚步，而下一步就是DDR5的创新。”Raj Hazra补充说。
据产业标准组织JEDEC Solid State Technology Association在今年较早时候公布的ESD79-5 DDR5 SDRAM标准，DDR5是为了满足从客户端系统到高性能服务器的广泛应用，在省电性能方面持续增加的需求所设计。与DDR4相较，DDR5规格可提供开发者两倍的性能与大幅改善的省电效率。
作为行业领先的DRAM供应商，公司在这方面的投入也是非常领先的。公司在一年前也启动了DDR5 技术赋能计划 (TEP，Technology Enablement Program) 。据介绍，美光推行该计划的目的旨在加快市场对 DDR5 的采用，并为生态系统明年广泛使用支持 DDR5 的平台做好准备。
目前，该计划已经吸引了包括系统和芯片服务商、渠道合作伙伴、云服务提供商和原始设备制造商在内的 100 多家业界头部企业的 250 余位设计和技术领导参与。
Raj Hazra则进一步表示，随着允许内存和处理器以开放形式连接的创新开放标准Compute Express Link (CXL)的出现，能给未来的系统创新和数据中心的创新带来更多的可能。而美光也会持续深度参与1，1.1，2甚至3版本的标准开发，在标准可以开始实施时，他们适时将会向市场推出产品。
美光方面强调，公司拥有包括高带宽的封装内存如HBM2E、高性能直接内存如DDR4和DDR5，以及行业性能最佳的图形显存在内的广泛内存和存储产品组合。这是他们支持客户未来开创新的重要筹码。
责任编辑：sophie
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