Intel und Micron haben gestern ihre gemeinsam entwickelte 3D NAND Technologie vorgestellt, die Flash-Bausteine mit hoher Speicherdichte möglich macht. Die neue Technologie stapelt Schichten aus Datenspeicherzellen vertikal mit außerordentlicher Präzision, so dass künftige SSDs und andere Datenspeicher eine dreimal höhere Kapazität aufweisen als bei konkurrierenden NAND Technologien. Die höhere Speicherdichte erlaubt kleinere Formfaktoren, senkt Kosten sowie Stromverbrauch und liefert hohe Leistung. Da die Skalierungsgrenzen für flache NAND Flash Speicher nahezu ausgereizt sind, steht die Speicherindustrie vor großen Herausforderungen. Die 3D NAND Technologie hebt diese Grenzen auf, da sie das Moore’sche Gesetz auf Flash Speicher überträgt und so den Weg für weitere Leistungssteigerungen und Kosteneinsparungen sowie den verstärkten Einsatz von Flash Speichern ebnet.

Intel und Micron 3D NAND Flash Speicher

Einer der wichtigsten Aspekte der 3D NAND Technologie ist die zugrunde liegende Speicherzelle. Intel und Micron verwendeten eine Floating-Gate-Zelle, ein universell einsetzbares Design, das im Laufe der Jahre in der Fertigung von flachen Flash-Speichern stetig verfeinert wurde. Ein Floating-Gate ist im Transistor elektrisch isoliert, wird als Ladungsspeicher verwendet und kann so auch ohne Stromzufuhr Informationen behalten. Intel und Micron nutzen erstmals Floating-Gate-Zellen im 3D NAND Verfahren. Diese Grundsatz-Entscheidung bildet den Schlüssel für höhere Leistung, Qualität und Zuverlässigkeit. Die neue 3D NAND Technologie stapelt 32 Schichten aus Speicherzellen vertikal in einem Standard Package und erreicht so in Multi Level Cells (MLC) eine Kapazität von 256 Gigabit, in Triple Level Cells eine Kapazität von 384 Gigabit. Bei Multi-Level-Cells werden zwei, bei Triple-Level-Cells drei Bit pro Zelle gespeichert. Dadurch sind SSDs in der Größe eines Kaugummistreifens mit mehr als 3,5 TByte Speicherplatz möglich sowie Standard SSDs im 2,5 Zoll Format mit einer Kapazität von mehr als 10 TByte. Da die Kapazität durch vertikales Stapeln der Speicherzellen erreicht wird, können die einzelnen Zellen erheblich größer sein. Da dies die Leistung und Ausdauer erhöhen wird, dürften sich künftig auch TLC-Designs als Datenspeicher im Rechenzentrum eignen.

Hier die wichtigsten Eigenschaften der 3D NAND Technologie

• Dreifache Kapazität im Vergleich zu existierender 3D Technologie; bis zu 48 GB NAND pro Die, so dass rund 750 GByte Daten in ein einziges Package in der Größe einer Fingerkuppe passen.
• Reduzierte Kosten pro GByte: Die erste Generation 3D NAND ist so konzipiert, dass sie kosteneffizienter als flacher NAND Speicher arbeitet.
• Hohe Lese-/Schreib-Bandbreite, I/O-Geschwindigkeit und hohe Geschwindigkeit beim zufälligen Lesen (Random Read).
• Neue Sleep-Modi senken den Stromverbrauch, da sie die Stromzufuhr zu nicht aktiven NAND-Zellen unterbinden (selbst wenn die anderen Zellen im selben Package aktiv sind). Damit sinkt der Stromverbrauch im Standby-Modus erheblich.
• Innovative neue Funktionen verbessern im Vergleich zu früheren Generationen die Latenzzeit und Lebensdauer.

Erste Muster der 256 Gigabit MLC-Version der 3D NAND Zellen werden ab heute gemeinsam mit ausgewählten Partnern hergestellt. Erste Muster der TLC-Variante mit 384 Gigabit sollen noch in diesem Frühjahr folgen. Die Massenproduktion der beiden Modelle soll im vierten Quartal dieses Jahres starten. Beide Unternehmen entwickeln auch eigene SSD-Lösungen auf Basis von 3D NAND Technologie und gehen davon aus, dass diese Produkte innerhalb des nächsten Jahres zur Verfügung stehen.