3D-NAND: 500 Layer für 512‑TB‑SSDs und ein Generationenvergleich

Michael Günsch 80 Kommentare
3D-NAND: 500 Layer für 512‑TB‑SSDs und ein Generationenvergleich

Nachlese vom diesjährigen Flash Memory Summit. PC Watch hat die 3D-NAND-Roadmaps zusammengefasst. Der weite Blick in die Zukunft malt ein Bild von mehr als 500 Zellschichten (Layer) und SSDs mit 512 Terabyte. Interessant ist auch der Vergleich der aktuellen 3D-NAND-Generationen der verschiedenen Hersteller.

Derzeit ist die NAND-Flash-Produktion bei 3D-NAND mit 96 Layern und bis zu 1,33 Terabit Speicherplatz pro Die angekommen. Die Pläne für die nächsten Jahre sehen eine weitere Erhöhung der Zellebenen vor, um noch mehr Bits in einem Die unterzubringen und durch die gesteigerte Speicherdichte die Kosten zu senken.

500+ Layer stehen bereits auf dem Papier

Nicht nur SK Hynix hat bereits eine Roadmap für 3D-NAND mit rund 500 Layern („5xx“) gezeigt. Eine Grafik des Analysten Jim Handy nennt außerdem einen groben Zeitrahmen: Bereits in etwa fünf Jahren sei mit 512 Layern zu rechnen. Die Prognose kann allerdings nur aufgehen, wenn die Fortschritte beim 3D-NAND weiterhin zügig erfolgen und sich die Zahl der Layer jedes Jahr erhöht.

3D-NAND-Roadmap von SK Hynix (vermarktet als „4D-NAND“)
3D-NAND-Roadmap von SK Hynix (vermarktet als „4D-NAND“) (Bild: PC Watch)
Analyst Jim Handy erwartet 512 Layer in 5 Jahren
Analyst Jim Handy erwartet 512 Layer in 5 Jahren (Bild: PC Watch)

Von diesem Zeitrahmen gehen auch Forscher von Imec aus, wie eine Präsentation zeigt. Die 512-Layer-Generation soll demnach 4 bis 12 Terabit Speicherplatz pro Die erreichen. PC Watch schreibt von der goldenen Mitte von 8 Terabit oder 1 Terabyte pro Die. Bei derzeit üblicher Bestückung von bis zu 16 NAND-Dies in einem Chip-Gehäuse (Package) ergeben sich 16 Terabyte pro Chip. Für eine 2,5-Zoll-SSD mit bis zu 16 Speicherbausteinen auf einer Platine ergibt sich daraus ein Speicherplatz von 256 Terabyte. Mit der durchaus möglichen Variante von 32 Dies in einem Chip wären schließlich die eingangs erwähnten 512-TB-SSDs machbar.

3D-NAND-Skalierung bis 2023
3D-NAND-Skalierung bis 2023 (Bild: Imec)

Zum Vergleich: Aktuell sind Consumer-SSDs mit 256 GB bis 1 TB gängig, maximal sind 4 TB verfügbar. Nur bei Enterprise-SSDs ist man bereits bei 30 TB angelangt. Angekündigt wurden aber schon bis zu 128 TB, bei denen es sich aber um Lösungen mit zwei Platinen handelt. Im neuen Lineal-Formfaktor hat Intel kürzlich eine 32-TB-SSD vorgestellt.

Die aktuellen 3D-NAND-Generationen im Vergleich

Der PC-Watch-Autor Akira Fukuda hat sich die Mühe gemacht, die bekannten Eckdaten zu den bisherigen 3D-NAND-Generationen von Intel/Micron, Samsung, SK Hynix und Toshiba/Western Digital zusammenzufassen (siehe Bildstrecke am Ende der Meldung). ComputerBase hat die Informationen für die aktuellen Generationen in einer Tabelle aufbereitet und durch weitere, unter anderem zum 3D-NAND von YMTC aus China, ergänzt. Der Klick auf die jeweilige Generation führt zu früheren Berichten mit weiteren Details.

Hersteller Generation Layer Bit/Zelle Kapazität/Die Die-Fläche
Toshiba/WD BiCS3 64 3 (TLC)
4 (QLC)
512 Gbit
768 Gbit
132 mm²
?
BiCS4 96 3 (TLC)
4 (QLC)
512 Gbit
1,33 Tbit
86,1 mm²
?
Samsung V-NAND V4 64 3 (TLC)
4 (QLC)
512 Gbit
1 Tbit
128,5 mm²
181,9 mm²
V-NAND V5 96 3 (TLC)
4 (QLC)
256 Gbit
bis 1 Tbit
?
Intel/Micron Gen 2 64 3 (TLC)
4 (QLC)
256/512 Gbit
1 Tbit
59 mm² (256 Gbit)
?
Gen 3 96 3 (TLC)
4 (QLC)
512 Gbit
?
?
SK Hynix 3D V4 72 3 (TLC) 256/512 Gbit ?
3D V5 („4D“) 96 3 (TLC)
4 (QLC)
512 Gbit/1 Tbit
1 Tbit
?
YMTC Gen 1 32 ? ? ?
Gen 2 64 3 (TLC) 256 Gbit ?