YMTC: Chinas Speicherjüngling protzt mit 128-Layer-QLC-NAND

Michael Günsch
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YMTC: Chinas Speicherjüngling protzt mit 128-Layer-QLC-NAND
Bild: YMTC

Der aufstrebende chinesische Speicherhersteller Yangtze Memory Technologies Co. (YMTC) hat zumindest auf dem Papier den Rückstand zur etablierten Konkurrenz bei 3D-NAND-Flash-Speicher wettgemacht. Der neue 128-Layer-3D-NAND speichert in der QLC-Variante mit 1,33 Terabit (166 GB) genau so viel wie das aktuelle Maximum.

YMTC will bei 128-Layer-NAND schon führen

Erstmals hatten Kioxia (ehemals Toshiba Memory) und Western Digital die bisher höchste Speicherkapazität pro Die von 1,33 Terabit bei ihrem 96-Layer-QLC-NAND (BiCS4) erreicht. Obwohl YMTC erst im Juli 2016 gegründet wurde, will das Unternehmen jetzt schon zur Konkurrenz aufgeschlossen haben. Ebenfalls 1,33 Terabit pro Die nennt YMTC für den X2-6070 genannten QLC-NAND mit 128 Zellschichten und 4 Bit pro Zelle, von denen gut 366 Milliarden vorhanden sind.

As the first QLC based 128-layer 3D NAND, X2-6070 has achieved the highest bit density, highest I/O speed and highest capacity so far among all released flash memory parts in the industry.

YMTC

Wie groß die Speicherchips ausfallen, bleibt vorerst unbekannt. Doch will YMTC mit dem X2-6070 bei der Speicherdichte führen, womit die Chips kleiner als derzeit bei Kioxia/WD ausfallen müssten, die aber mit der Generation BiCS5 mit 112 Schichten bald nachlegen werden. Ebenso soll der 128-Layer-NAND von YMTC bei der I/O-Datenrate mit 1,6 Gbit/s (1.600 Mbit/s) in Führung liegen, so das Unternehmen aus Wuhan, das mit staatlichen Finanzspritzen in Milliardenhöhe entstanden war und als einer der Eckpfeiler der chinesischen Speicheroffensive gilt.

Speicherdichte von 3D-NAND
Einheit: Gigabit pro mm²
    • YMTC Gen 3 128L (QLC, 1,33 Tb)
      8,6
      Platzhalter, Wert noch unbekannt aber > 8,5 Gbit/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

Architektur-Upgrade Xtacking 2.0

Bei der 128-Layer-Generation setzt YMTC erneut auf die sogenannte Xtacking-Architektur, bei der Logikschaltkreise und Speicherbereich getrennt voneinander auf separaten Wafern hergestellt werden. Erst später werden die Bausteine zu einem Speicherchip zusammengesetzt, wobei die Logik, wie inzwischen üblich, in einer eigenen Ebene unter beziehungsweise über den Speicherschichten sitzt, was gegenüber früheren Lösungen Chipfläche und somit Kosten einspart. YMTC spricht beim 128-Layer-NAND aber von Xtacking 2.0, also einer Weiterentwickelung der Architektur, die auch die Basis für die gestiegene Durchsatzrate darstellt. Durch das ungewöhnliche Herstellungsverfahren sieht sich YMTC bei der weiteren Skalierung der Architektur im Vorteil.

In its 128-layer line of products, Xtacking has been upgraded to version 2.0, which is bringing more benefits to flash memory. In terms of read/write performance, 1.6Gbps can be enabled on both X2-6070 and X2-9060 by using 1.2V Vccq, which is so far the highest I/O speed in the industry. As independent manufacturing processes have been adopted for peripheral circuits and memory cells, it provides the capability to bring better functional scalability in chip design without increasing the chip area. In the future, YMTC will continue to collaborate with more partners to build its ecosystem and benefit the industry through technology innovation.

YMTC

TLC-Variante X2-9060

Der 128-Layer-3D-NAND von YMTC wird auch als TLC-Variante X2-9060 mit drei Bit pro Speicherzelle und 512 Gigabit (64 GB) Speicherkapazität aufgelegt. Diese Version ist bei der Speicherdichte klar im Nachteil, sollte aber sowohl bei Haltbarkeit als auch bei der Leistung durch den weniger komplexen Speichervorgang besser abschneiden und sich somit für ein breiteres Einsatzfeld als QLC eignen.

Der durch die hohe Speicherdichte kostengünstigere, aber auch langsamere und weniger haltbare QLC-NAND soll zunächst in Consumer-SSDs eingesetzt werden. Später sei aber auch eine Ausdehnung auf den Enterprise-Sektor denkbar. Für Server-Anwendungen mit niedrigem Schreibaufkommen ist QLC-NAND eine immer noch schnellere und effizientere Alternative zu klassischen Enterprise-Festplatten.

Wann erste Produkte mit dem 128-Layer-NAND von YMTC verfügbar sein werden, bleibt aber offen. Die QLC-Variante X2-6070 habe zumindest schon Tests auf Plattformen mehrerer SSD-Controller-Hersteller absolviert.

Kritik und Skepsis zum Speichergiganten aus China

Im Sommer 2016 ist Yangtze Memory Technologies unter Federführung der chinesischen Regierung entstanden, nachdem die Tsinghua Unigroup eine Mehrheit am Auftragshersteller XMC erworben hatte. XMC hatte im Frühjahr 2016 die Errichtung einer großen Fertigungsstätte für 3D-NAND in Wuhan mit einem Investitionsvolumen von umgerechnet etwa 24 Milliarden US-Dollar angekündigt. Diese Anlage bildet die Grundlage der Operationen von YMTC. Das technische Know-How für den 3D-NAND könnte aus einer Kooperation von XMC mit Spansion aus dem Jahr 2015 stammen, doch wurde YMTC immer wieder vorgeworfen, sich Technologien von Konkurrenten unrechtmäßig über ehemalige Mitarbeiter angeeignet zu haben.