Western Digital a donné cette semaine un aperçu de sa feuille de route BiCS 3D NAND pour les prochaines années. Comme prévu, la société et son partenaire Kioxia continueront à introduire de nouvelles générations de sa mémoire BiCS augmentant la capacité par appareil et réduisant les coûts par bit.
De plus, la société développe sa BiCS+ 3D NAND qui augmentera considérablement les performances et la densité par rapport à la mémoire BiCS ordinaire pour permettre des SSD ultra-haute capacité avec des performances extrêmes.
Entrée BiCS6 à 162 couches
La prochaine étape de la société est l’introduction de sa mémoire BiCS de 6e génération qui comportera 162 couches actives et permettra des dispositifs de mémoire QLC 3D NAND de 1 To avec une taille de puce de 68 mm ^ 2. La NAND 3D de nouvelle génération de Western Digital comportera également une interface d’E/S plus rapide et une vitesse de programme de 60 Mo/s, ce qui augmentera considérablement les performances des SSD de nouvelle génération, en particulier les disques grand public dotés d’une interface PCIe 5.0.
Alors que 162 couches peuvent ne pas sembler aussi impressionnantes que les 176 couches vantées par d’autres fabricants, la taille de la matrice de Western Digital sera plus petite par rapport à la taille des matrices des concurrents car la société réduira la taille des cellules mémoire en utilisant un nouveau matériau. En conséquence, la société espère que ses circuits intégrés BiCS6 1 To 3D QLC seront plus faciles et moins chers à produire, ce qui lui permettra de construire des périphériques de stockage moins chers qui rivaliseront avec les meilleurs SSD en termes de performances et de prix.
La production de masse de la mémoire BiCS6 3D NAND en configuration QLC et TLC devrait démarrer fin 2022 (T2 de l’exercice 2023 de WDC). Les puces BiCS6 3D NAND seront utilisées pour un large éventail d’applications allant des clés USB peu coûteuses jusqu’aux SSD haute capacité à prix élevé.
Plus de 200 couches BiCS+ entrantes
Pendant ce temps, spécifiquement pour les charges de travail des centres de données qui nécessitent à la fois une capacité et des performances élevées, Western Digital a l’intention d’introduire la mémoire BiCS+ qui a été conçue pour les centres de données à partir de zéro.
La société affirme que par rapport à BiCS6, BiCS+ fournira une croissance de 55 % des bits par tranche grâce à plus de 200 couches, une vitesse de transfert jusqu’à 60 % supérieure (c’est-à-dire qu’il utilisera une interface plus rapide et/ou une architecture à 8/16 plans pour un parallélisme plus élevé) et une bande passante de programme supérieure de 15 % (c’est-à-dire une vitesse d’écriture plus élevée). À l’heure actuelle, BICS+ devrait arriver vers 2024.
« Ceci est conçu pour les charges de travail du centre de données et vous pouvez voir […] un taux de croissance de 55 % des bits par tranche lorsque nous passons de BiCS6 à ce nœud, une augmentation de 60 % de la vitesse d’E/S et de la bande passante du programme, dont je viens de parler, dont nous détenons le record du monde à 60 Mo/s, sur cette cellule nous poussons ce chiffre encore plus loin de 15 % supplémentaires », a déclaré Siva Sivaram, président de la technologie et de la stratégie chez Western Digital. « Au moment où cela sera développé et accéléré, ce sera un bond en avant dans les performances de la NAND.
Bien que Western Digital n’ait pas décrit ses plans exacts BiCS +, nous nous attendrions à ce que ce nouveau type de mémoire permette à l’entreprise de produire des SSD de centre de données haute capacité dans des facteurs de forme standard sans utiliser d’emballage délicat ou de contrôleurs très complexes. Il convient également de noter que BiCS + est en effet spécifiquement destiné aux disques de centre de données, car pour les SSD classiques, la société a l’intention d’offrir plus de 200 couches de mémoire actuellement appelées BiCS-Y.
En parlant de SSD de centre de données, il est intéressant de noter que contrairement à son partenaire Kioxia, Western Digital ne parle plus de mémoire de classe de stockage (SCM) basée sur la NAND 3D concurrente à la fois de l’Optane d’Intel et de la XL NAND de Kioxia. La société a déjà mentionné sa mémoire NAND flash à faible latence (LLF) pour les applications SCM en 2019, mais depuis lors, elle n’a fourni aucune mise à jour.
En théorie, la NAND 3D haute densité peut être utilisée en mode cellule à un seul niveau (SLC) pour répondre aux applications nécessitant des performances élevées, une faible latence, une grande fiabilité et une excellente conservation des données. En attendant, nous ne savons pas si les supports conçus pour les composants BiCS+ peuvent être utilisés dans ce mode pour les applications susmentionnées.
Technologies en développement
Il existe de nombreuses façons d’augmenter la capacité d’un dispositif de mémoire 3D NAND, notamment en augmentant le nombre de bits stockés par cellule (MLC, TCL, QLC, etc.), en réduisant la taille d’une cellule, en ajoutant plus de couches verticales ou en augmentant le nombre de couches. en collant ensemble deux plaquettes NAND 3D. Toutes ces technologies ont été utilisées dans le passé et continueront d’être utilisées à l’avenir.
Finalement, nous verrons des circuits intégrés de mémoire 3D NAND avec plus de 500 couches fabriquées en collant plusieurs tranches et en utilisant d’autres techniques avancées, mais cela ne se produira pas avant l’année 2030 environ, selon Western Digital.
« Tu peux voir [that] au cours des 10 prochaines années, nous avons une bonne feuille de route indiquant que la technologie est en cours de développement et mise en place pour aller jusqu’à plus de 500 couches « , a déclaré Sivaram » Nous avons commencé avec 3D NAND, deux niveaux, nous avons commencé à mettre à l’échelle le pas de cellule, nous avons commencé à mettre plus d’échelons entre les lignes aériennes, nous allons probablement introduire le collage de tranches, nous ferons plusieurs déchirures, collages de tranches multiples. Ces technologies sont déjà en cours de mise en place afin que nous puissions les introduire au bon nœud […]. »
Étant parmi les plus grands fabricants mondiaux de mémoire 3D NAND qui produisent plus de 500 000 wafers 3D NAND par mois, Kioxia et Western Digital étudient et développent naturellement une multitude de technologies qui leur permettront d’augmenter la capacité de leurs dispositifs 3D NAND à l’avenir.
Comme d’habitude, les fabricants de NAND 3D sont extrêmement réticents à partager des détails sur leurs futurs nœuds (et même les nœuds actuels, en fait) pour des raisons de concurrence, nous ne savons donc pas quelle capacité permettra aux nœuds BiCS7 ou BiCS8.
PLC mentionné. En quelque sorte
Le président de la technologie et de la stratégie de Western Digital a à peine mentionné verbalement la mémoire NAND 3D à cellules penta-niveau (PLC) (qui contient cinq bits par cellule en utilisant 32 niveaux de tension distincts), mais il convient de noter que sa présentation contenait une référence à PLC 3D NAND comme l’une des prochaines technologies.
L’année dernière, Sivaram a minimisé les avantages de la PLC 3D NAND en citant des complications avec les contrôleurs et des défis tels que les interférences et les températures de cellule à cellule. Pour l’instant, la PLC 3D NAND n’est peut-être pas sur la table pour Western Digital, mais la simple mention de cette technologie indique que l’entreprise l’envisage au moins, mais pas pour la génération BiCS6.