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作者：Kioxia鎧俠 第八代BiCS FLASH已然投入量產，意味著基于BiCS FLASH的產品也將得到新一輪升級。全新的BiCS FLASH無論在存儲密度、性能都有了顯著提升，特別是2Tb QLC NAND是當下業界內最大容量的存儲器。 為了讓第八代BiCS FLASH突破存儲限制，鎧俠通過專有工藝和創新架構，實現了存儲芯片的縱向和橫向縮放平衡，所開發的CBA（CMOS directly Bonded to Array，外圍電路直接鍵合到存儲陣列）和3.6Gbps接口速度，給AI應用、數據中心、移動設備提供了更多潛在可能。 技術永遠不是一蹴而就，在第八代BiCS FLASH突破限制背后是鎧俠對技術的不斷創新和積累，在第八代BiCS FLASH已經發布的此刻，不妨讓我們一起看看第八代BiCS FLASH厲害在哪里。 
擺脫高層數的桎梏 與許多芯片制造商宣傳的工藝制程，不再代表晶體管之間的實際距離類似，NAND堆疊的層數其實也不再是唯一影響存儲容量與占用空間之間的關系。在單位空間內想盡辦法裝入更多的存儲單元，打造高密度的存儲設備，提升存儲密度才是最終的目的。 在閃存技術由2D轉向3D的過程中，鎧俠深刻感受了這一點，雖然通過布線的微細化，提高了每枚硅模的存儲容量和存儲密度，但當布線寬度達到15nm的時候，設計團隊發現微觀世界下，更多問題浮出水面，比如各層晶圓制作需要更薄，而且進行堆疊會使得晶圓高度有所增高，而為了形成存儲單元，則需要加工出極深且極細的孔，這就不可避免的需要導入最先進的設備，而這將花費龐大的成本。 因此單純的提升堆疊層數可以在一定程度上解決存儲密度的問題，但不是提升存儲密度的唯一解，在成本可控的前提下實現高密度、高性能存儲成了重要的問題之一，對存儲通孔深度、平面方向設計、工藝等各種要素進行優化，橫向壓縮密度，進而開發出成本與性能都能達到平衡的產品。218層的第八代BiCS FLASH正是在這樣的前提下誕生的。
第八代BiCS FLASH所采用的CBA（CMOS directly Bonded to Array） 兩片晶圓，合二為一 第八代BiCS FLASH首先遇到的問題是CMOS電路和存儲單元的晶圓需要不同的溫度進行處理，CMOS在高溫處理中會遇到晶體管特性惡化的問題，而存儲單元制造則需要高溫處理來實現對應的特性。如何處理CMOS和存儲單元不同溫度的需求，工程師給出的最終解決方案便是CBA（CMOS directly Bonded to Array）架構。 CBA與以往單個晶圓制造CMOS邏輯電路與存儲單元完全不同，而是分成了兩片分別制造，然后再進行翻轉后貼在一起，從而實現不同工藝都可以發揮更大優勢，也可以進一步壓縮生產時間。 但兩片晶圓貼合不是一件容易的事情，為了確保閃存的可靠性，必須以極高的精度進行對位，如果將300mm直徑的晶圓貼合，精度需要維持在0.003mm以內，否則會導致NAND FLASH無法工作，或者壽命與可靠性降低。
第八代BiCS FLASH的300mm晶圓 因此在晶圓貼合的時候，晶圓表面需要高強度的平坦化處理，得益于累計的經驗，鎧俠已經能夠很好的實現這一點。與此同時，在存儲密度上，第八代BiCS FLASH有了顯著提升，即便在NAND層數低于友商的前提下，仍然可以讓存儲密度高出對手大約15%到20%。
第八代BiCS FLASH的電⼦顯微掃描成像圖 圖中的粉色線表示貼合面，上部為存儲單元陣列，下部為CMOS電路 得益于邏輯電路和結構的優化，第八代BiCS FLASH在提升存儲密度的同事，性能也有所提升，包括寫入性能提高了20%，讀取速度提高了10%，耗電量減少了30%（寫入時），接口速度達到了3.6 Gbps，接口速度表現上也優于同級別產品，從而帶動最終產品性能提升，比如SSD、UFS存儲器等等。
由于在第八代BiCS FLASH中導入了CBA架構而使千兆位密度得到了大幅度的提高 為AI提供更多可能 第八代BiCS FLASH推出的同時，基于第八代BiCS FLASH的QLC存儲器也已經開始送樣，鎧俠通過QLC技術打造了目前業界最大容量的2Tb規格，這意味著當一個封裝內堆疊16個Die的時候，就能做到單個存儲芯片實現業界領先的4TB容量，2個存儲芯片就可以實現16TB容量。 同時，存儲芯片也使用了更為緊湊的封裝設計，尺寸僅為11.5 x 13.5 mm，高度為1.5 mm，可以更好的節省機器的內部空間。特別對于輕薄型筆記本而言，只需要1個M.2 2280接口，配合單面的消費級SSD設計，就可以實現16TB的存儲空間，裝載更多大模型、視頻素材、3A游戲變得輕而易舉。 同樣如果應用到諸如手機的移動端中，在相同的物理空間內，OEM和ODM也有機會裝入更大容量的存儲，讓智能手機跨入2TB以上的存儲空間變得更為簡單。相比現在主流的第五代BiCS FLASH QLC產品，第八代BiCS FLASH 2Tb QLC的存儲密度提升了約2.3倍，寫入性能提高了約70%。
服務器與數據中心領域更是第八代BiCS FLASH 2Tb QLC發揮價值的地方。隨著人工智能AI推動密集型數據運算，迫使HBM（高頻寬內存）在數據中心的服務器上的應用不斷深入，但是其耗電量極高。因此，市場對低耗電量的小型、輕量型SSD的需求越來越大。第八代BiCS FLASH 2Tb QLC可以做到單個企業級SSD就能實現現有產品無法企及的大容量，并且耗電量更小、更輕量化，進而促使HDD向SSD升級的速度。 第八代BiCS FLASH的目標是應用于更為廣泛的用途，包括與越來越多被PC所采用的PCIe 5.0兼容的SSD，以及面向智能手機的存儲設備、數據中心SSD、企業級SSD以及車規級存儲設備，相信不久的將來，基于第八代BiCS FLASH的產品將會越來越多，鎧俠將與合作伙伴們一起，為存儲創造全新的價值。 |
