ISSCC-Nachlese: Samsung V-NAND V6 versus Toshiba/WD BiCS5

Michael Günsch 26 Kommentare
ISSCC-Nachlese: Samsung V-NAND V6 versus Toshiba/WD BiCS5
Bild: Samsung

Nachlese von der ISSCC: Samsung hat Informationen zur sechsten 3D-NAND-Generation (V-NAND V6) preisgegeben. Im direkten Vergleich mit dem BiCS5 von Toshiba und Western Digital liegt Samsung demnach bei der Speicherdichte deutlich zurück.

Toshiba hatte auf der ISSCC 2019 einen 512-Gigabit-Chip mit 128-Layer-TLC-Architektur beschrieben, der bei einer Fläche von nur 66 mm² auf eine Datendichte von hohen 7,8 Gbit/mm² kommt. Durch das 4-Plane-Design will Toshiba die Schreibrate zudem auf 132 MB/s steigern.

Einige Wochen nach der Messe berichtet PC Watch über Samsungs ISSCC-Präsentation zum neuen V-NAND V6. Dieser soll zwischen 110 bis 120 Layer besitzen und in Form eines vergleichbaren 512-Gbit-TLC-Dies im 4-Plane-Design mit 101,58 mm² deutlich größer ausfallen. Entsprechend liegt die Datendichte mit 5,0 Gbit/mm² deutlich niedriger als beim Konkurrenten. Die Schreibrate (program) pro Chip fällt mit 82 MB/s ebenfalls deutlich geringer aus. Nur beim I/O-Durchsatz von 1,2 Gbit/s gegenüber 1,066 Gbit/s sowie bei der Leselatenz (tR) von 45 µs gegenüber 56 µs liegt Samsungs V6 demnach vor Toshibas BiCS5.

Speicherdichte von neuem 3D-NAND
Angaben in Gigabit pro mm²
    • Toshiba/WD BiCS4 96L (QLC, 1,33 Tb)
      8,5
    • Toshiba/WD BiCS5 128L (TLC, 512 Gb)
      7,8
    • Toshiba/WD BiCS4 96L (TLC, 512 Gb)
      5,9
    • Samsung V-NAND V4 64L (QLC, 1 Tb)
      5,6
    • Samsung V-NAND V6 1xxL (TLC, 512 Gb)
      5,0
    • Intel/Micron Gen 2 64L (TLC, 256 Gb)
      4,3
    • Samsung V-NAND V4 64L (TLC, 512 Gb)
      4,0
Samsung V-NAND V6 Toshiba/WD BiCS5
Chip 512 Gbit TLC (4 Planes)
Layer 110~120 128
Die 101,58 mm² 66 mm²
Dichte 5,0 Gb/mm² 7,8 Gb/mm²
Read (tR) 45 µs 56 µs
Program 82 MB/s 132 MB/s
I/O 1,2 Gb/s 1,066 Gb/s
Power Vcc: 2,35 V bis 3,6 V
Vccq: 1,2 V
Vcc: 2,3 V bis 3,6 V
Vccq: 1,2 V, 1,8 V

Auch wenn nicht alle Informationen und auch nicht alle Varianten der kommenden 3D-NAND-Generation bekannt sind, zeichnet sich ab, dass Samsung bei der Technik allmählich zumindest eingeholt wird. Dabei hatte Samsung als erster Hersteller im Jahr 2013 den ersten 3D-NAND auf den Markt gebracht, rund zwei Jahre vor der Konkurrenz, und besaß viele Jahre einen technischen Vorsprung.

Samsung V-NAND V6 512 Gbit TLC
Samsung V-NAND V6 512 Gbit TLC (Bild: PC Watch)
Toshiba/WD BiCS5 512 Gbit TLC
Toshiba/WD BiCS5 512 Gbit TLC (Bild: PC Watch)
Samsungs 3D-NAND-Generationen
Samsungs 3D-NAND-Generationen (Bild: PC Watch)

Zuletzt war es aber ruhig geworden und der Start der fünften Generation (V5) erfolgte bisher nur mit kleinen 256-Gbit-Chips, aber hoher I/O-Geschwindigkeit, eher unauffällig. Hinzu kam die Überraschung, dass Samsung im vergangenen Jahr überhaupt nicht auf dem Flash Memory Summit, als große Speichermesse, zugegen war. Und auch Samsungs jährliche Hausmesse Global SSD Summit fiel 2018 aus. Der Eindruck entsteht, dass Samsung momentan schlicht wenig Neues im Bereich NAND-Flash zu berichten hat.

In diesem Jahr wird sich zeigen, inwieweit Samsungs fünfte Generation mit 96-Layer-Technik überzeugen kann, zu der nur sehr wenig Informationen vorliegen. Die Produktion der nachfolgenden 1xx-Layer-Generationen startet frühestens im kommenden Jahr.

Aktuelle 3D-NAND-Generationen im Überblick
Hersteller Generation Layer Bit/Zelle Kapazität/Die Die-Fläche Dichte
Toshiba/WD BiCS3 64 3 (TLC)
4 (QLC)
512 Gbit
768 Gbit
132 mm²
?
3,9 Gbit/mm²
?
BiCS4 96 3 (TLC)
4 (QLC)
512 Gbit
1,33 Tbit
86,1 mm²
158,4 mm²
5,9 Gbit/mm²
8,5 Gbit/mm²
BiCS5 128 3 (TLC)
4 (QLC)
512 Gbit
?
66 mm ²
?
7,8 Gbit/mm²
?
Samsung V-NAND V4 64 3 (TLC)
4 (QLC)
512 Gbit
1 Tbit
128,5 mm²
181,9 mm²
4,0 Gbit/mm²
5,6 Gbit/mm²
V-NAND V5 96 3 (TLC)
4 (QLC)
256 Gbit
bis 1 Tbit
? ?
V-NAND V6 110+ 3 (TLC) 512 Gbit 101,58 mm² 5,0 Gbit/mm²
Intel/Micron Gen 2 64 3 (TLC)
4 (QLC)
256/512 Gbit
1 Tbit
59 mm² (256 Gbit)
?
4,3 Gbit/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 ? ?