Flash Memory Summit: SK Hynix entwickelt 321-Layer-TLC-NAND

Als erster Hersteller präsentiert SK Hynix auf dem Flash Memory Summit 2023 eine neue Generation 3D-NAND mit mehr als 300 Zellebenen (Layer). Konkret sollen 321 Layer vorliegen. Pro Zelle werden 3 Bit (TLC) gespeichert und ein ganzer Chip speichert 1 Tbit Daten. Die Serienfertigung steht aber noch lange nicht an.

Erneut spricht SK Hynix von „4D NAND“, eine Idee der Marketing-Abteilung, die sonst kein anderer Hersteller für 3D-NAND nutzt. Zunächst präsentiert SK Hynix lediglich frühe Musterchips des 321-Layer-NAND, der für die spätere Massenproduktion erst noch fertig entwickelt werden muss. Mit dem Start der Serienfertigung rechnet der Hersteller im ersten Halbjahr 2025, sodass also noch viel Zeit für den Feinschliff ist.

The company plans to raise the level of completion of the 321-layer product and start mass production from the first half of 2025.

SK hynix

Ein früherer Start wäre auch sehr überraschend, denn die aktuelle V8-Generation mit 238 Layern ging erst im Juni 2023 in die Massenproduktion. Beim Nachfolger handelt es sich folglich um die V9-Generation, auf die es bereits im März im Rahmen der ISSCC einen Ausblick gab.

Mit technischen Eckdaten hält sich SK Hynix heute aber bedeckt, sodass abzuwarten bleibt, wie viele der zum ISSCC genannten Spezifikationen beim fertigen Produkt tatsächlich eintreffen werden. Änderungen am Design gibt es immer wieder, was den Vergleich und die Berichterstattung erschwert.

Im März hatte SK Hynix einen TLC-Chip mit „300+“ Layern und einer für diesen Typ extrem hohen Flächendichte von über 20 Gbit/mm² vorgestellt. Jetzt spricht SK Hynix von einer Verbesserung der „Produktivität“ um 59 Prozent. Damit ist in der Regel die Speichermenge (Bit pro Wafer) gemeint.

The 321-layer 1Tb TLC NAND comes with a 59% improvement in productivity, compared with the earlier generation of 238-layer 512Gb, thanks to the technology development that enabled stacking of more cells and larger storage capacity on a single chip, meaning the total capacity that can be produced on a single wafer increased.

SK Hynix

	Micron B58R	Kioxia/WD BiCS6	Samsung V8	Samsung V7	SK Hynix V9	SK Hynix V8	SK Hynix V7	YMTC
Typ (Bit/Zelle)	TLC (3 Bit)
Kapazität	1 Tbit		1 Tbit	512 Gbit	1 Tbit		512 Gbit	1 Tbit
Planes	6	4						6
Layer (WL)	232 (2×116)	162 (2×81)	238	176 (2×88)	321 (3×107)	238 (2×119?)	176 (2×88)	232
Die-Fläche	~70 mm²	98 mm²	89 mm²	~60 mm²	?	89 mm²	~47 mm²	68 mm²
Dichte	14,6 Gb/mm²	10,4 Gb/mm²	11,5 Gb/mm²	8,5 Gb/mm²	>20 Gb/mm²	11,5 Gb/mm²	10,8 Gb/mm²	15 Gb/mm²
Read (tR)	?	50 µs	45 µs	40 µs	34 µs	45 µs	50 µs	?
Program	?	160 MB/s	164 MB/s	184 MB/s	194 MB/s	164 MB/s	168 MB/s	?
I/O	2,4 Gb/s	2,0 Gb/s	2,4 Gb/s	2,0 Gb/s	2,4 Gb/s		1,6 Gb/s	2,4 Gb/s

Auch Leistungsprognosen macht SK Hynix heute keine. Doch sollte die neue Generation auch beim Lesezugriff und den Schreibraten deutliche Verbesserungen gegenüber dem 238-Layer-NAND mitbringen. Das NAND-Interface überträgt bis zu 2,4 Gbit/s.

Das nachfolgende Diagramm veranschaulicht, wo SK Hynix mit der grob prognostizierten Flächendichte im aktuellen Wettbewerb liegen würde. Zu Intels (jetzt Solidigm) 192-Layer-QLC-NAND fehlt aber noch ein Wert.

UFS 5.0 wird entwickelt

Auf dem Flash Memory Summit zeigt SK Hynix außerdem Enterprise-SSDs mit PCIe 5.0 und die neue Generation Embedded-NAND UFS 4.0. Der Start der Entwicklung der jeweiligen Nachfolger (PCIe 6.0 und UFS 5.0) wurde ebenfalls angekündigt.