128-Gbit-MLC-NAND-Chip und 20-nm-Massenproduktion

Intel und Micron haben die Messlatte bei Flash-Speicher wieder ein Stückchen höher gehängt. Die beiden Unternehmen, die bei der NAND-Herstellung über das Joint Venture IM Flash Technologies kooperieren, haben nicht nur die Massenproduktion von MLC-NAND in 20 Nanometer begonnen, sondern auch den ersten 128-Gbit-Chip vorgestellt.

Der branchenweit erste monolithische MLC-NAND-Chip mit einer Kapazität von 128 Gbit respektive 16 Gigabyte wird im neuen 20-Nanometer-Prozess gefertigt und ermöglicht mit einem Stack aus acht solcher Dies auf der Fläche eines Fingernagels eine Speicherkapazität von einem Terabit. Doch der 128-Gbit-Chip bietet nicht nur eine hohe Speicherdichte. Verglichen mit den ebenfalls in 20 Nanometer gefertigten 64-Gbit-Chips, bei denen nun die Massenproduktion begonnen hat, wird der 128-Gbit-Chip mit Transferraten von bis zu 333 Megabyte pro Sekunde auch eine doppelt so hohe Leistung bieten. Dafür verantwortlich ist das schnellere Interface gemäß der ONFI-3.0-Spezifikation, das theoretisch sogar Transferraten von bis zu 400 Megabyte pro Sekunde unterstützt. Bei den 64-Gbit-Chips kommt hingegen noch die ONFI-Spezifikation 2.1 oder 2.2 zum Einsatz, die nur halb so hohe Transferraten unterstützt. Muster des 128-Gbit-Chips sollen im Laufe des Januar ausgeliefert werden, die Massenproduktion soll dann im Laufe der ersten Jahreshälfte 2012 beginnen.

Geht alles gut, könnten sie dann sogar schon in Intels übernächster SSD-Generation mit dem Codenamen „Kings Crest“ zum Einsatz kommen, die nach aktuellem Stand im dritten Quartal 2012 erscheinen soll. Voraussetzung wäre allerdings, dass rechtzeitig ein passender Controller mit ONFI-3.0-Unterstützung verfügbar sein wird. Der vermutete Wechsel Intels zu SandForce-Controllern für die kommende Generation der SSD 520 Series sowie die Ankündigung von SandForce, 2012 einen Controller auf den Markt zu bringen, der die Möglichkeiten von ONFI 3.0 nutzt, lassen diese Möglichkeit zumindest offen. Aber auch Mobilgeräte wie Tablets und Smartphones sollen von den neuen Speicherchips profitieren.

Neues Zellendesign und High-k+Metal-Gate

Im Zuge der Bekanntgabe der Massenproduktion der 64-Gbit-Chips und der Vorstellung der 128-Gbit-Chips haben Intel und Micron nun auch erste Details dazu bekanntgegeben, wie die Leistung und Zuverlässigkeit der Zellen trotz der kleineren Strukturen auf dem Niveau der 25-Nanometer-Generation gehalten werden konnte. Schlüssel zum Erfolg seien demnach die jeweils erstmals in diesem Bereich eingesetzte planare Zellenstruktur und die High-k+Metal-Gate-Technik, die die Probleme bei der Verkleinerung des zum Speichern der Daten genutzten Floating Gates reduziert. Dessen in P/E-Zyklen (Program/Erase) gemessene Lebensdauer verringert sich in der Regel mit jeder Strukturverkleinerung, was Intel und Micron nun aber zumindest für diesen Strukturwechsel umgangen zu haben scheinen.

Wann mit den ersten SSDs zu rechnen ist, in denen die neuen Speicherchips zum Einsatz kommen, ist noch nicht bekannt. Über kurz oder lang sollte die höhere Speicherdichte jedoch zu geringeren Preisen führen, die dieses mal auch nicht mit einer Verringerung der Lebensdauer einher zu gehen scheint.