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TLC 3D NAND 闪存:高性能、经济高效的汽车解决方案

Chris Bueb | 2019 年 2 月

TLC NAND(每个 NAND 单元存储 3 位数据)并非真正意义上的新事物。它在许多代平面 2D NAND 中已经存在多年。3D NAND 的演变始于 SLC NAND(即每个 NAND 单元存储 1 位数据);最终,MLC NAND(即每个 NAND 单元存储 2 位数据)在大多数市场中得以应用。为了进一步优化每位成本,TLC NAND 成功地占据了市场份额,但它主要是在低成本优先于高可靠性的场合占据主导地位。

平面 NAND 技术经逐代发展,光刻尺寸得以缩减,这意味着闪存阵列逐渐变小。随着闪存阵列的缩小,每个数据位的电子更少,相邻闪存单元之间的电容耦合效应会加剧。

随着 3D NAND 的出现,TLC(三层单元)技术发生了根本性变化。当 3D NAND 逐代推进时,NAND 单元的大小不会改变。随着 3D NAND 技术节点的推进,“光刻缩小”和“光刻缩放”这些习语不再适用。NAND 闪存单元是垂直堆叠的,因此 3D NAND 的发展类似于建造更高的摩天大楼。堆叠中的 NAND 单元数量逐代增加,这意味着单元大小和相邻单元之间的分离基本上是恒定的。

3D NAND 的单元尺寸比最新几代平面 NAND 闪存的更大。凭借这种更大的单元尺寸,TLC 3D NAND 中每位数据的电子数量与 MLC 2D NAND 的最新节点相同或更好,因此耐用度和数据保留情况大致相当。TLC 3D NAND 可提供超过 10,000 次的程序/擦除循环,其稳健性适用于许多应用。对于使用环境极其恶劣的汽车应用,在非常宽泛的温度范围内可以实现所需的 3000 次程序/擦除循环,并延长产品寿命。

随着高级驾驶辅助系统 (ADAS) 和车载资讯娱乐系统 (IVI) 的不断发展,汽车行业正在推动对更高存储密度的需求,并相应地需要高性能,同时降低成本。速度更快的主机接口也在涌现,包括 UFS 和 PCIe。为支持这些高速接口,内部 NAND 信道的数量也在增加。对于云存储而言,虽然 PCIe 等基于 NAND 的高速解决方案无处不在,但汽车解决方案似乎正在走不同的发展道路。汽车解决方案重点关注更小的外形尺寸、更低的功率、每台虚拟机更出色的性能,以及每单位能源的更优性能。

美光在满足这些要求方面处于领先地位,近期宣布推出适用于汽车和工业应用、基于 64 层 TLC 的 2100 SSD。这款无 DRAM 的 SSD 提供 BGA 和 22.30 M.2 两种外形规格,兼具现有解决方案(即 eMMC 和 UFS)的低成本和低功耗优势,配有企业级主机接口 (PCIe Gen3),能够提供明显更高的性能,同时支持从 -40℃ 到 105℃ (Tc) 的全汽车温度范围。

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美光汽车解决方案

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Chris Bueb