A SK hynix introduziu a primeira memória NAND 3D de 300 camadas do mundo – ela também se tornou a mais rápida

Na conferência ISSCC 2023, representantes da SK hynix fizeram uma apresentação na qual anunciaram a criação da primeira memória NAND 3D do mundo com mais de 300 camadas. O documento foi elaborado por 35 engenheiros da empresa, o que mais uma vez enfatiza a complexidade de aprimorar o processo técnico para a produção de memória flash multicamadas. Vale ressaltar que os desenvolvedores não apenas aumentaram a densidade de gravação, mas também aumentaram significativamente a largura de banda dos chips: de 164 MB/s para 194 MB/s.

O recordista anterior é o 3D NAND SK hynix de 238 camadas. Fonte da imagem: SK hynix

É fácil entender que os engenheiros da SK hynix trabalharam em duas áreas principais e mais importantes: aumentar a densidade de gravação (reduzir o custo de armazenamento de cada bit de dados) e aumentar o desempenho. Com o advento do NAND 3D “de vários andares”, aumentar a densidade de gravação tornou-se bastante simples na ideia, mas difícil de executar – trata-se de um aumento no número de camadas e, ao mesmo tempo, reduz o passo entre as camadas. Ambos levam a um aumento na resistência da linha wordline (WL) conectando as células na linha da matriz. Esse crescimento deve ser compensado de uma forma ou de outra, caso contrário, a velocidade e a eficiência energética serão prejudicadas.

Comparação de NAND 3D de 238 e 300 camadas

Apresentado pela SK hynix, um protótipo de chip de memória NAND com mais de 300 camadas consistia em células de três bits (TLC) e ostentava uma capacidade de 1 Tbit. Devido ao aumento do número de camadas, a densidade da célula aumentou de 11,55 Gb/mm2 para a atual memória de 238 camadas para mais de 20 Gb/mm2. O desempenho geral da memória foi aumentado de cinco maneiras distintas, geralmente destinadas a acelerar os processos de gravação, exclusão e leitura. Para fazer isso, tivemos que fazer alterações nas sequências e tempos dos comandos.

Em particular, o método de verificação de programa triplo (TPGM) foi implementado em vez da verificação DPGM dupla anteriormente. A nova versão divide as células em quatro grupos em vez de três. A tecnologia TPGM reduz o parâmetro tPROG e isso, juntamente com o aumento do splitting, reduz o tempo de programação da célula em cerca de 10%.

Além disso, o parâmetro tPROG é reduzido pela nova tecnologia Adaptive Unselected Line Precharge (AUSP). Isso acelera o trabalho com as células em cerca de 2%. Um pouco mais de aceleração é obtida reduzindo a carga capacitiva na linha WL, o que fornece o método programável dummy string (PDS). O método All Pass Rise (APR) resulta na redução do tempo de leitura (tR), que se traduz na redução do tempo de resposta da linha WL a um novo nível de tensão e melhora o tempo de leitura em 2%. Finalmente, Plane Level Reread (PLRR) é usado para melhorar a qualidade do serviço durante o apagamento.

Compilação baseada em dados de geração 3D NAND de diferentes fabricantes. Fonte da imagem: blocksandfiles.com

Todos juntos, como mencionado acima, possibilitaram aumentar a velocidade de 1 Tbit 3D NAND TLC da empresa e SK hynix ao longo da geração de 164 MB / s para 194 MB / s com aumento simultâneo da densidade de gravação. Para esclarecer, os representantes da empresa não divulgaram e dificilmente poderiam divulgar o cronograma de produção para o lançamento da memória NAND 300+. Pode-se esperar que comece a aparecer não antes do início do próximo ano. Enquanto isso, e durante o ano em curso, estará em produção memória com mais de 230 camadas, cujo lançamento, de uma forma ou de outra, foi estabelecido por todos os principais players do mercado de memória NAND.