SK Hynix: Erster „4D-NAND“ geht in Serie

Michael Günsch 40 Kommentare
SK Hynix: Erster „4D-NAND“ geht in Serie
Bild: SK Hynix

Wie geplant hat SK Hynix in diesem Quartal den sogenannten „4D-NAND“ vorgestellt, der noch in diesem Jahr in Serie gefertigt werden soll. Dabei handelt es sich um 3D-NAND mit 96 Zellebenen (Layer) sowie Logikschaltkreisen in einer eigenen Ebene. Den Anfang macht eine TLC-Variante mit 512 Gigabit Speicherkapazität.

I/O-Bereich wandert unter die Zellebenen

3D-NAND-Chips, bei denen die Peripherie-Schaltkreise nicht neben, sondern unter den Ebenen mit den Speicherzellen liegen, hatten zuerst Intel und Micron eingeführt und die Technik CMOS Under Array (CUA) getauft. SK Hynix nutzt nun ein ähnliches Prinzip und spricht von Periphery Under Cell (PUC). Dadurch lässt sich gegenüber der herkömmlichen Bauart, bei der der I/O-Bereich am Rand des Chips platziert ist, Fläche einsparen. Kleinere Chips bedeuten niedrigere Kosten.

CTF und PUC erlauben kleinere und günstigere Chips

Während Intel und Micron bisher als einzige NAND-Hersteller eine Floating-Gate-Technik einsetzen, nutzt SK Hynix wie auch Samsung und Toshiba/Western Digital die Technik Charge-Trap-Flash (CTF). Die erstmalige Kombination aus CTF und PUC nennt SK Hynix „4D-NAND“ – ob andere Hersteller dieser Nomenklatur folgen, gilt es abzuwarten. SK Hynix spricht vom „world’s first 96-Layer 512Gb (Gigabit) ‘CTF based 4D (Four-Dimensional) NAND Flash (4D NAND)“. Auf dem diesjährigen Flash Memory Summit hatte der Hersteller den ersten 4D-NAND oder vielmehr die fünfte Generation (V5) seines 3D-NAND bereits angekündigt.

Nach Angaben von SK Hynix ist der 4D-NAND 30 Prozent kleiner als der eigene 512-Gbit-3D-NAND der 72-Layer-Generation. Analog soll die „bit productivity“ pro Wafer um 49 Prozent steigen. Doch auch bei der Leistung gibt es Fortschritt: Der neue Speicher sol 30 Prozent schneller schreiben und 25 Prozent schneller lesen. Die interne Datenrate (I/O speed) wurde auf 1,2 Gigabit pro Sekunde angehoben, bei der nur noch Samsungs neuer V-NAND v5 mit 1,4 Gbit/s schneller arbeitet.

1 Terabit und UFS 3.0 für 2019 angekündigt

SK Hynix teilt mit, dass in diesem Jahr die „frühe Phase der Massenproduktion“ für den 4D-NAND mit 512 Gbit (64 GB) in der Fabrik M15 beginnen soll. Hohe Stückzahlen sind demnach erst im kommenden Jahr zu erwarten. Im eigenen Portfolio will SK Hynix unter anderem Client-SSDs mit 1 TB mit dem neuem Speicher sowie Controller und Firmware aus eigenem Hause anbieten. SK Hynix bietet seinen Speicher aber auch zum Verkauf an. Im nächsten Jahr sollen Enterprise-SSDs sowie eine 1-Terabit-Variante (128 GB) des 96-Layer-TLC-NAND folgen. Außerdem stellt SK Hynix ersten UFS 3.0 (Universal Flash Storage) für Mobilgeräte in Aussicht.

Aktuelle 3D-NAND-Generationen im Überblick
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 ?