Rywalizacja Samsunga i Microna na rynku pamięci flash

Micron przedstawił nowatorską architekturę pamięci, która teoretycznie ma szansę przebić trójwymiarową pamięć wertykalną NAND od Samsunga, ich wiodący produkt wśród pamięci nieulotnych. Micron zaprezentował 768-Gigabitową pamięć 3D NAND, wykorzystującą technologię pływającej bramki, pozwalającej na zapisanie 3 bitów informacji w jednej komórce pamięci. Pod matrycą flash mieszczą się układy kontrolne, pozwalające uzyskać gęstość nawet 4,29 Gbit/mm2. Technika umieszczania takich obwodów pod główną matrycą pamięci, dająca możliwość wyjątkowo gęstego upakowania jej komórek, została opracowana kilka lat temu przez Matrix Semiconductor i jest stosowana obecnie przez kilku producentów, m.in. przez SanDisk. Dla porównania – układy 256Gbit 3D NAND od Samsunga o największym zagęszczeniu informacji, osiągają dziś 2,6 Gbit/mm2, natomiast planarne struktury pamięci NAND, oferowane obecnie przez większość producentów, osiągają obecnie upakowanie zaledwie 1 Gbit/mm2. Menedżerowie Microna nie podjęli jednak jeszcze oficjalnej decyzji, czy wyżej opisana architektura trafi na linię produkcyjną. Technologia pływającej bramki już od dłuższego czasu była wykorzystywana przez producentów w pamięciach planarnych. Samsung oraz kilku innych producentów wykorzystało nieco inne podejście w pamięciach 3D NAND, zwane technologią pułapkowania ładunku (CTF – Charge Trapping Flash), które jest na swój sposób prostsze do realizacji, jednak jest rozwiązaniem o wiele droższym. Obecnie nieopłacalność tej metody w stosunku do technologii używanej w układach planarnych NAND jest główną wadą pamięci 3D i przyczyną, z powodu której nie wyparła ona starszych architektur. Układ od Microna jest stosunkowo duży, zajmuje powierzchnię aż 179,2 mm2 (pamięć od Samsunga jest prawie dwukrotnie mniejsza – 97,6 mm2). Nie jest to jednak wyjątek w świecie pamięci NAND, ponieważ na rynku znajdują się obecnie układy o podobnych rozmiarach. Pamięć firmy Micron charakteryzuje się dużą szybkością odczytu: 800 Mb/s, natomiast pamięć od Samsunga może być odczytywana z prędkością 178 Mb/s. Jednakże jeśli chodzi o szybkość zapisu, to lepszymi parametrami cechuje się układ od Samsunga, dla którego szybkość ta wynosi 53 Mb/s, a dla pamięci Microna 44 Mb/s. Nowa architektura od Microna ma też inną znaczącą wadę. Obecnie pamięć wykorzystuje operacje na dużych, 96-Megabitowych blokach danych, nie jest możliwe częściowe zapisanie lub wyczyszczenie takiego bloku. Ma to korzystny wpływ na wielkość matrycy pamięci, może ona zachować niewielkie wymiary. Jednak istnieją na rynku aplikacje, które nie są przystosowane do posługiwania się tak dużymi porcjami informacji. Samsung na tegorocznej konferencji ISSCC również zaprezentował swój nowy układ NAND. Była to 48-warstwowa pamięć wertykalna, układ 3D NAND trzeciej generacji, o podwojonym zagęszczeniu w stosunku do prezentowanej w zeszłym roku pamięci 32-warstwowej. Wcześniej przedstawiciele Samsunga twierdzili, że są w stanie wyprodukować pamięci o nawet 100 warstwach, jednak obecnie producent kładzie nacisk na zagęszczenie powierzchniowe takich układów. Złożoną kwestią przy konstrukcji takich pamięci jest łączenie ich warstw. Zwykle robi się to wytrawiając w układach głębokie otwory, przechodzące przez kolejne warstwy, które następnie wypełnia się spoiwem. Stosunkowo duży przekrój takich kanałów ułatwia ich produkcję, ale charakteryzują się one niższą rezystancją linii słowa WL. - Obecnie nie ma zgodności co do tego, która technologia przeważy – pułapkowanie ładunku Samsunga, czy technologia pływającej bramki Microna, ale osobiście stawiałbym na pułapkowanie, ponieważ technologia pływającej bramki wiąże się z wieloma trudnościami- stwierdził obecny na konferencji Eli Harari, założyciel firmy SanDisk. Jednakże Harari zwrócił też uwagę na to, że technologia pływającej bramki jest obecnie w powszechnym użyciu przy produkcji planarnych pamięci NAND i zarówno Micron, jak i SanDisk, posiadają wiele patentów w oparciu o tę technologię. Z kolei analityk Jim Handy z Objective Analysis zauważył, że jak dotąd jedynym producentem, który odniósł długotrwały sukces w produkcji układów w oparciu o metodę pułapkowania ładunku jest Spansion, dla którego układy te stanowią około 80% sprzedawanych produktów. Zdaniem Harari, biorąc pod uwagę czterokrotnie większe zagęszczenie w nowych układach Microna, w stosunku do obecnych na rynku pamięci planarnych, nie należy się dziwić gotowości producenta do bardzo dużych inwestycji w nowy projekt