V-NAND v5: Samsungs 5. Gen 3D‑NAND nutzt erstmals Toggle DDR4

Samsung hat den Start der Massenproduktion der fünften Generation 3D-NAND (V-NAND v5) verkündet. Durch 50 Prozent mehr Zellschichten steigt die Speicherdichte. Dank Toggle-DDR4-Interface wird der Durchsatz erhöht. Zudem verspricht Samsung niedrigere Latenzen und eine höhere Produktivität.

Von 64 auf 96 Layer, Terabit-NAND erst später

Eine wesentliche Änderung gegenüber der vierten Generation (V-NAND v4) ist der Anstieg der Zellschichten von 64 auf nun 96 Layer – in der Pressemitteilung spricht Samsung lediglich von „mehr als 90 Layer“. Dadurch steigt die Speicherkapazität in Relation zur Chipfläche. Zunächst bietet der neue V-NAND aber nur 256 Gbit pro Chip bei 3 Bit pro Zelle (TLC), erst später sollen mit QLC und vier Bit pro Zelle bis zu 1.024 Gbit (1 Terabit) produziert werden. Laut Samsung wurde die Höhe der Zellschichten um 20 Prozent reduziert, die Produktivität bei der Herstellung soll um über 30 Prozent verbessert worden sein, was langfristig für niedrigere Kosten und günstigere Speicherchips sorgt.

Erstmals Toggle DDR4 für 40 Prozent mehr Durchsatz

Samsung rühmt sich damit, branchenweit erstmals das Toggle-DDR4-Interface zu nutzen. Gegenüber dem V-NAND v4 sollen nun Daten intern mit 1,4 Gbit/s statt mit 1,0 Gbit/s übertragen werden – ein Plus von 40 Prozent. Dadurch, dass auf einer SSD mehrere Speicherchips vom Controller parallel angesprochen werden, sind extern weitaus höhere Transferraten von mehreren Gigabyte pro Sekunde möglich.

Parallel sorge eine auf 500 Mikrosekunden (µs) um etwa 30 Prozent gesenkte Latenz beim Speichern für schnellere Schreibgeschwindigkeit. Beim Lesezugriff sollen 50 µs ebenfalls eine signifikante Verbesserung bedeuten. In beiden Punkten ist der neue 3D-NAND dem teureren Phasenwechselspeicher 3D XPoint mit weniger als 10 µs (Herstellerangabe) beim Lesen und Schreiben aber noch weit unterlegen.

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In puncto Leistungsaufnahme spricht Samsung von einer zum 64-Layer-NAND „vergleichbaren“ Energieeffizienz. Die Betriebsspannung sei von 1,8 auf 1,2 Volt gesenkt worden. Die Fertigung soll nun „zügig hochgefahren werden“, wann mit ersten Produkten am Markt zu rechnen ist, lässt Samsung allerdings offen. Der neue V-NAND ist unter anderem in SSDs und Smartphones zu erwarten.

Samsung sieht sich weiter in Führung, Konkurrenz hat aufgeholt

Samsung sieht sich abermals als führend: Kye Hyun Kyung, der Executive Vice President of Flash Product and Technology bei Samsung, spricht vom „fortschrittlichsten NAND im schnell wachsenden Premium-Speichermarkt“.

Bei Leistung und Effizienz erscheint die Aussage plausibel. Doch wird sich zeigen, ob dies auch für den wichtigen Faktor der Datendichte in Relation zur Chipfläche und den damit verbundenen Kosten gilt. Dank der Technik CMOS Under Array (CUA) gilt der 64-Layer-3D-NAND von Intel und Micron derzeit als führend in puncto Speicherdichte. Erst wenn nähere Details zur 96-Layer-Generation von Samsung, Intel und Micron sowie Toshiba und Western Digital bekannt werden, lässt sich sagen, wer in diesem Punkt die Führung übernimmt. Klar ist, dass Samsungs technischer Vorsprung immer weiter abnimmt, denn die Konkurrenz schläft nicht.

Intel und Micron wollen ihren 96-Layer-NAND im zweiten Halbjahr 2018 in Serie produzieren. Toshiba und Western Digital fertigen ebenfalls schon erste 96-Layer-Chips der Generation BiCS4, wann von einer Massenfertigung gesprochen werden kann, ist allerdings unklar. Wie es um die 96-Layer-Generation von SK Hynix steht, ist ebenso unklar.