3D V-NAND

Mindenképp a végére szerettem volna hagyni, elvégre ez a leginkább jövőbe mutató technika most az SSD-k piacán.

Ez pedig nem más, mint a 3D V-NAND, mely a Samsung 850 PRO jelzésű szilárdtest-meghajtójával lépett be a piacra.

De ahhoz, hogy az új fejlesztést megérthessük, először szót kell ejtenünk a litográfiáról. Ez az az eljárás, amivel manapság a CPU-kat, GPU-kat, ill. NAND chipeket is készítik a vállalatok. Magáról a műveletről nem nagyon szeretnék beszélni, lévén, hogy rendkívül bonyolult, mindenesetre egy rövid Wikipedia cikket idelinkelek: [LINK]
A mi szempontunkból a lényeg mindössze annyi, hogy minél alacsonyabb csíkszélességen vagyunk képesek áramköröket nyomtatni, NAND-ok esetében annál inkább jobb lesz a cella-, bitsűrűség. Magyarán szólva, a kisebb csíkszélesség hozománya a kompaktabb kivitel lesz, ugyanakkora chipre több cellát zsúfolhatunk.

A vállalatok manapság valahol 20 nm alatt járnak, de ilyen egyszerűen a továbbiakban már nem tudnak haladni. Ennek oka egyrészről, hogy a csíkszélesség csökkentése 20 és 10 nm között sokkalta nagyobb befektetést igényel (pénz és technika megoldások terén is), mint mondjuk 30 és 20 nm között; másrészről, ha tovább akarják csökkenteni a csíkszélességet, úgy egyre inkább megnő az interferencia, a cellák közötti „áthallás” lehetősége.

Erre a problémára találtak megoldást a Samsung mérnökei, gyakorlatilag kilépve a „2D-s” planáris NAND chipek univerzumából. Elsőként a 3D NAND-ról kell szót ejtenünk, ahol a Samsung először vezette be a CTF gyártástechnológiát. A gyakorta használt floating gate NAND tranzisztorok esetén a töltést egy izolált vezetőréteg tartalmazza, a CTF-nél azonban egy szílicium-nitrid szigetelőréteg segítségével „csapdába esnek” az elektronok. A technológia legjelesebb előnye, hogy rendkívül megnöveli a NAND chip strapabíróságát.

A planáris NAND-ok problémáit a Samsung a nagyvárosok problémáival hasonlította össze. Ahogy egy város sem tud egy idő után horizontálisan terjeszkedni (mert egyszerűen eléri a városhatárt), úgy egy chipet sem lehet a végtelenségig növelni, mivel az az egekbe emeli a gyártásköltségeket. Viszont a nagyvárosokban rájöttek, hogy vertikálisan nincs semmi az útjukban, szabadon terjeszkedhetnek az ég felé. Valami ilyesmit csinált a Samsung is, csak éppen úgy, hogy a chip vertikális paraméterei SEM nőttek meg! Ez úgy lehetséges, hogy különleges levilágítási (/litográfiai) eljárásokkal marattak bele a szilíciumba, így a chip semmilyen paramétere nem változott.

A mérnökök még tovább mentek, és speciális hengerszerű felépítésű tranzisztorokat építettek egymásra, melyeket a TSV technológiával összekapcsolva létrejött (először egy 24 rétegű) a Samsung 850 PRO-ban is használt 32 rétegű NAND chip, melyről szokás úgy beszélni, mint a valaha legyártott legstrapabíróbb MLC chip. És mindezt úgy, hogy a chip mindössze 42 nm-en kerül nyomtatásra! Ehhez szükség volt még egy a processzorgyártásban régóta használt technikára a HKMG-re, mely segítségével az alkalmazott szigetelőanyagok képességei nagymértékben feljavíthatóak, így növelve a NAND strapabíróságát, és elősegítve a szorosabb elhelyezést.

Azt hiszem, ezek után senki számára nem okoz meglepetést, hogy a Samsung jelenleg nagyjából olyan pozícióban van az SSD-k piacán, mint az Intel a processzorokén… A koncepciójuk nem csak zseniális, hanem a gyakorlatban is jól működik.
 

A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!