Western Digital: 162-Layer-NAND BiCS6 kommt frühestens Ende 2022 in Fahrt

Auf einer Investorenkonferenz hat sich Siva Sivaram, der Technikchef des HDD- und SSD-Herstellers Western Digital, Fragen zu kommenden Produkten gestellt. Darunter ist auch die nächste 3D-NAND-Generation BiCS6. Diese soll allerdings erst zum Ende 2022 oder gar Anfang 2023 bedeutende Stückzahlen erreichen.

In Serie fertigen die Flash-Partner Kioxia und Western Digital inzwischen ihre 5. Generation 3D-NAND, die sie BiCS5 nennen. Der Speicher besitzt 112 übereinander liegende Schichten (Layer) mit Speicherzellen, während BiCS4 noch deren 96 nutzt.

BiCS6 erhöht auf 162 Layer

Mit der bereits im Februar näher vorgestellten Nachfolgegeneration BiCS6 soll die Zahl der Layer auf 162 anwachsen. Einmal mehr verwirren unterschiedliche Angaben zu den Ebenen, denn schon bei BiCS5 war einmal von 128 und dann von 112 die Rede, bei BiCS6 hieß es einmal „mehr als 170“ und jetzt wieder 162. Denkbar ist, dass hier die zusätzlichen Ebenen für die Chip-Logik einmal mitgezählt werden und einmal nicht. Seit BiCS5 verschieben auch Kioxia und Western Digital die Logikschaltkreise in eigene Ebenen, statt sie seitlich auf dem Die zu platzieren. So wird kostbare Fläche gespart.

Fortschritte bei Dichte und Leistung

Spätestens seit der Präsentation auf der International Solid State Circuits Conference (ISSCC) Ende Februar ist bekannt, dass BiCS6 nicht nur bei der Speicherdichte, sondern auch bei der Leistung zulegen soll. Insbesondere die interne NAND-Schnittstelle wird erheblich beschleunigt und soll 2,0 Gbit/s erreichen. Dies wird auch dringend nötig, schreien doch förmlich kommende PCIe-5.0-SSDs nach hohen Durchsatzraten.

	Kioxia/WD BiCS6	Kioxia/WD BiCS5	Samsung V8	Samsung V7	Samsung V6	SK Hynix V7	SK Hynix V6
Typ (Bit/Zelle)	TLC (3 Bit)
Kapazität	1 Tbit	512 Gbit	1 Tbit/512 Gbit	512 Gbit
Planes	4
Layer (WL)	162	112	200+	176	128	176	128
Die-Fläche	98 mm²	66 mm²	?	~60 mm²	101,58 mm²	~47 mm²	~66 mm²
Dichte	10,4 Gb/mm²	7,8 Gb/mm²	?	8,5 Gb/mm²	5,0 Gb/mm²	10,8 Gb/mm²	7,8 Gb/mm²
Read (tR)	50 µs	56 µs	?	40 µs	45 µs	50 µs	56 µs
Program	160 MB/s	132 MB/s	?	184 MB/s	82 MB/s	168 MB/s	132 MB/s
I/O	2,0 Gb/s	1,066 Gb/s	2,4 Gb/s	2,0 Gb/s	1,2 Gb/s	1,6 Gb/s	1,066 Gb/s

BiCS5 kommt in Fahrt und muss Stellung halten

Doch bis die 6. Generation 3D-NAND von Western Digital wirklich den Markt erreicht, wird es noch lange dauern. Laut Siva Sivaram stehen jetzt erst die „frühen Samples“ zur Verfügung. Anfang nächstes Jahr soll dann die Produktion anlaufen, aber bis diese „ein bedeutendes Fertigungsvolumen“ erreicht, soll es noch bis Ende 2022 oder gar Anfang 2023 dauern.

Bis dahin soll BiCS5 als „money node“, so Sivaram wörtlich, die Stellung halten. Die fünfte Generation laufe jetzt auf Hochtouren und soll immerhin die Marke von 50 Prozent der produzierten Bits des Herstellers überschritten haben. Die Ausbeute (Yields) bei BiCS5 sei nun „sehr sehr gut“, so der WD-Präsident. Vorgestellt worden war BiCS5 bereits im Februar 2019, was verdeutlicht, wie lange es dauern kann bis eine neue Generation das Ruder übernimmt.

Allerdings muss auch beachtet werden, dass die Architekturumstellung von BiCS4 auf BiCS5 weitaus größer als beim Wechsel von BiCS3 auf BiCS4 ausfiel. Bei BiCS6 sollte es wieder etwas schneller gehen. Sivaram zieht Analogien zu Intels früherem Tick-Tock-Modell: „this is a classic case of a tick tock node where the 96-layer was the tick node, this is the tock node“.

Noch ist der BiCS5-NAND nur selten in SSDs anzutreffen. Aber das soll sich bald ändern, denn OEMs sollen jetzt beliefert werden und diverse Segmente wie Client, Gaming und Mobile mit entsprechenden Produkten bedient werden. Von Enterprise spricht Sivaram wiederum nicht. Die neuen Server-SSDs der Serie CD7 von Partner Kioxia sind auch noch mit BiCS4 bestückt.