铠侠：已成功研发HLC（6bit/cell），OLC（8bit/cell）也不是不可能！

发布时间：2021-08-02 15:55:21来源：闪存市场

NANDFlash在问世以来的几十年间经历了从SLC（1bit）到MLC（2bit）、TLC（3bit），到如今QLC（4bit）应用正不断扩大。而对于下一代PLC（5bit）技术研发，继铠侠（原东芝存储器）于2019年首次披露PLC技术研发之后，英特尔NAND产品与解决方案事业部高级副总裁兼总经理RobCrooke也曾在活动中表示，英特尔已制定了未来PLC发展计划，由于其巨大的成本优势，预计将在大容量SSD产品中大有可为。如今英特尔NANDFlash和SSD业务已经出售，该研发计划有可能由SK海力士继承。

来源：英特尔

众所周知，随着每个cell中bit数量的增长，存储密度自然显著增长，平均bit成本也将有所降低，然而，存储单元中每增加一个bit，所需的电压状态数量就要翻倍，发生错误的机率就会大大增加，从而造成性能和寿命损失。

近期，铠侠发布了一种新方法，并成功研发出了HLC（6bitpercell）技术，并称，通过技术调整，OLC（8bitpercell）也是可能实现的。

铠侠新技术秘密“杀手锏”：77K（-196.15℃）超低温

铠侠资料披露，将3DNANDFlash芯片浸润在温度为77K（-196.15℃）的液氮中，发现芯片的读取、编程和擦除性能完好，且读取噪声显著降低，循环耐久性相较在300K（26.85℃）也提升超过10倍，数据保存能力也得到极大提升。

铠侠研究表明，3DNAND芯片在77K低温环境下的编程性能和在300K室温下几乎一致；在执行擦除程序时，77K低温时所需的电压相较300K室温环境下需多增加2V电压。

来源：CryogenicOperationof3DFlashMemoryforNewApplicationsandBitCostScalingwith6-BitperCell(HLC)andBeyond

在耐久性方面，研究发现，将3DNAND芯片在77K和在300K温度下进行耐久性测试，发现在300K室温下，P/E超过1000时，Vth就快速上扬；而在77K温度下，即便P/E超过30K后上升依然不明显。因此，可以说在77K温度下闪存芯片的循环耐久性较室温环境下超过10倍。

来源：CryogenicOperationof3DFlashMemoryforNewApplicationsandBitCostScalingwith6-BitperCell(HLC)andBeyond

在文章中，铠侠解释称，由温度升高引发的载流子热效应导致电荷损失等问题，可通过降低温度得到缓解，正是基于此，为后续进行HLC/OLC闪存技术提供了新思路。

HLC技术已成功研发，OLC也指日可待

根据铠侠资料，在77K温度下，铠侠HLC产品即便经过100min和P/E循环1000次的数据保留Vth分布依然紧凑。

来源：CryogenicOperationof3DFlashMemoryforNewApplicationsandBitCostScalingwith6-BitperCell(HLC)andBeyond

而Vth分布窗口主要由读取噪音、数据保留和循环衰减后的数据保留三个特性决定，而在低温环境下，这三个特性均能得到大幅提升，因此，铠侠表示，HLC之后，通过调低这三个因素，OLC也是指日可待的。

通过铠侠研究表明，低温操作不仅可以增加NANDFlash每个存储单元电荷数量，实现存储密度上升和单位bit成本降低。并且由于性能提升，也有助于推动3DNAND向量子计算机、空间电子等应用领域扩展。

然而，值得注意的是，当前铠侠HLC技术只是在学术层面，而并非商用层面，仅为存储业者提供新的解决思路。此前铠侠合作伙伴西部数据就曾表示，从QLC到PLC技术过渡将更加缓慢，可能到2025年才陆续有相关产品问世。据此推断，真正商品化的HLC产品仍需多年才能面世。

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