借力2x奈米製程 3D NAND控制器克服ECC挑戰

作者: 林苑卿
2014 年 02 月 13 日

三維儲存型快閃(3D NAND Flash)記憶體控制器製程將邁入2x奈米。3D NAND Flash記憶體發展正日益加溫,然其堆疊式的設計架構將導致錯誤碼修正(ECC)挑戰大增,因此NAND Flash控制器廠商已開始導入低密度奇偶校驗碼(LDPC)技術,並搭配更先進的2x奈米製程,以強化ECC效能,同時微縮控制器體積。



慧榮產品企劃部專案經理黃士德表示,3D NAND Flash記憶體控制器須借重LDPC技術增強ECC效能,遂帶動控制器業者加緊投入更先進的28奈米製程,以縮減體積、單位成本及功耗。



慧榮產品企劃部專案經理黃士德表示,隨著3D NAND Flash記憶體陸續投產,NAND Flash單位成本可望續降,並有助固態硬碟(SSD)價格下滑,進而提高終端消費者購買意願。不過,3D NAND Flash記憶體的ECC技術難度較2D NAND Flash記憶體倍增,將成為控制器業者進軍3D NAND Flash記憶體市場的首要關卡。


有鑑於此,艾薩(LSI)、邁威爾(Marvell)、慧榮等NAND Flash記憶體控制器業者早已緊鑼密鼓展開LDPC技術及28奈米製程布局,如慧榮已預計於2015年導入28奈米製程生產LDPC技術的3D NAND Flash記憶體控制器。黃士德指出,相較於傳統的BCH碼(Bose Chaudhuri Hocquengham Code),LDPC技術能增強3D NAND Flash記憶體的ECC性能,但同時亦將造成控制器占用面積加大,必須導入更先進奈米製程,藉此縮小3D NAND Flash記憶體控制器的體積。


然而,在製程朝28奈米製程推進之下,NAND Flash控制器製造商的開發成本亦將節節攀高,黃士德強調,以55奈米製程為例,單單光罩要價新台幣2,000萬元;40奈米光罩更高達新台幣4,000萬元;至於更先進的28奈米製程,光罩已上看新台幣6,000~7,000萬元的天價,此將墊高新進業者的門檻,並導致既有的中小規模控制器廠商,愈來愈難以負擔這般天文數字的晶片開發費用,未來市占成長空間恐受到壓縮。


事實上,2D NAND Flash記憶體控制器目前已開始導入LDPC技術,以提高ECC效能。黃士德不諱言,著眼於三層式儲存(TLC)和PCIe(PCI Express) 2.0將於2014年的固態硬碟(SSD)市場崛起,NAND Flash記憶體控制器業者亦競相投入LDPC技術研發,運用於TLC規格的2D NAND Flash記憶體。


另外,PCIe 2.0介面上會有多個PCIe實體(PHY)層,且因介面速度變快,會增加快閃記憶體通道由四個變成八個,使控制器的體積增大,故對於更先進奈米製程的需求也愈來愈殷切。也因此,慧榮已預定於2014年下半年啟動40奈米製程量產TLC與PCIe 2.0規格的NAND Flash記憶體控制器。


黃士德預測,2014年NAND Flash記憶體控制器廠商的勢力板塊將逐步挪移,而至3D NAND Flash記憶體大量量產後,將出現更明顯轉變。

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