[Tech Day 2022] NAND型フラッシュメモリ技術でストレージソリューションを拡大

2013年に業界ではじめてV-NANDの開発、生産を開始してから – そしてその過程でメモリー産業を変容させている – サムスン電子は非常に効果的なTLC SSDを開発するという評判のあるマーケットリーダーとして自社を確立させました。 V-NANDを世界に送り出してから10年、サムスン電子はV-NANDの第8世代(V8)を発売します。この期間にNAND型フラッシュメモリは、サムスン電子のV-NAND製品を定義する4つの核心価値によって壮大な成長を見せました。第1の価値であるビット成長は、AI、自動運転、5G、クラウドサービスで不可欠であり、これらはすべてすぐれた生産性を必要とします。第2の価値である性能は、日々の生活でデバイスをさらに活用する高速性能への増え続けるニーズに関係します。 第3の価値は消費電力、そして第4の価値である品質は、製品の品質が高いほど品質保証でさらに時間と労力が節約できるので特に重要です。これらの価値はTCO(総保有コスト)と直接関係し、NAND型フラッシュメモリの成長に直接の影響をもたらしています。 現在ではV-NANDの階層はサムスン電子の市場参入当時より10倍に増加し、24層から236層まで進化し、ビット密度は15倍に増えました。近年ではV-NANDの速度はV2 TLCから2倍近くまで上がり、I/O速度は3倍になっています。増え続ける市場の需要を満たすため、1Tbと512GbのV8 V-NANDオプションが登場しました。そして今サムスン電子は、業界最大容量の1Tb TLCの量産を準備しており、年末にはご購入いただけるようになります。

TLCで価値と性能を合体 半導体業界は「周辺回路にセルを乗せる(COP)」時代に入りました。高密度製品の開発にとって重大な時期です。周辺回路アレイ全体がセルアレイの下に収まる必要があり、512セルアレイは周辺回路よりも急速に縮小しているため、易しくありません。サムスン電子はこのような困難を乗り越え、業界最高のビット密度を持つ512 TLCソリューションを開発することによりビット密度を42%向上させました。 業界最高のビット密度の実現のみならず、最高のレベルで機能する製品もサムスン電子の最終目標です。サムスン電子はすでに 2.4Gbpsの最高レベルV8 I/Oを達成しており、V7と比較して20%増加しました。データセンターがAIや機械学習などの技術への依存を増やし続ける中、これらの高速インターフェースはかつてなく重要になっています。

新世代のNANDでは、消費電力が増加します。電力効率が半導体業界でますます重要になっている中、サムスン電子はこの問題にV8の技術的改善により対処しています。当社は読み取りと書き込みの消費電力を、おおよそ14%削減することに成功し、低電力消費製品において業界のリーダーであり続けることを示しています。V9 V-NANDにおいては、これはさらに先進のマルチホールスキームにより、ビット密度を大幅に向上させ、電力消費量を減らし、I/O速度を維持するということです。 QLCで新しい市場を推進 TLCの成長率が低下するに伴い、サムスン電子はQLC(クワッドレベルセル)への移行の準備を懸命に進めてきました。この取り組みはQLC性能の限界を引き上げることに繋がっています。V7 QLCの読み取り速度はV5と比較して2.1倍に上昇し、TLCバッファリング技術のサムスン電子による採用によりTLC書き込みは10%減少しました。サムスン電子はこのような目を見張る進歩をV9 QLC開発に適用し、80%を超える優れたビット密度への扉を開きました。V9 QLCは真の高速インターフェースで、2.4Gbpsの範囲の大きく向上したI/O速度を有します。V9 QLCはまた、TLCに匹敵する性能で新市場の扉を開き、NAND全体の成長拡大を促進します。

サムスン電子は2024年までにはV9 QLCを量産開始する計画で、QLCとTLCの両市場の需要を満たす製品の提供を続けます。直面する可能性のあるいかなる課題に対しても、顧客の下に確実に解決策が存在するということになります。 1000階層を超える未来を解放 V-NANDの開発開始からビット密度は増加し続けています。1,000層を超える階層の構築方法を見つけ出さなければ、この成長は止まります。業界をリードする専門知識から導かれ、サムスン電子は2030年までに1000層スタック技術の開発に照準を合わせました。サムスン電子はすでに業界で最も進化したエッチング技術を保有し、スタックの課題に対処するためにそれを強化しながら、パートナーと密接に協業しています。 サムスン電子はまた、スタックの最適化とセル性能の増強に対策を講じています。これには、厚さの増加に伴ったモールドの傾斜に関連する問題に取り組むためにスタック高さを低くする取り組みなどがあります。また、セル電流低下防止とユニットモールドのスリム化を原因とするセル間の干渉への対処のために新技術を開発することも関係します。さらに、サムスン電子はその1,000層技術をベースとするPCIeへのI/O速度ロードマップの準備を進めていて、電力最適化率を高めながら消費電力を低減する新しい方法を探っています。

製品集積度を最大化 品質管理は、成功のために常に欠かせないものですが、V-NANDになる前の世界では主にセルアレイ管理に重点が置かれました。V-NANDの時代ではHARCプロセスを使用して業界最高品質のセルアレイを構築することが最終目標です。COP時代に入った今、周辺回路アレイの品質管理も重要になっています。これはファウンドリー、ロジック、DRAM、NANDを組み合わせた唯一の企業であるサムスン電子が明確な優位性を持つ分野です。ファウンドリーとロジックでのサムスン電子の技術的専門知識に導かれ、サムスン電子は周辺回路アレイ管理を新たな高みまで上げるよう努力します。 サムスン電子はデータセンター、エンタープライズSSD、モバイル、車載、その他の用途から大量のデータを収集し、品質管理からディープラーニングベースの異常検知、特性最適化まですべてを包含する、他に類を見ないデータサイエンス検証技術にそのようなデータを使用しています。これらの技術は、サムスン電子がさまざまな製品で欠陥率を80%下げる改善に役立ちました。データをすぐ自由自在に扱えることで、サムスン電子がそのNANDソリューションの品質を強化することも可能とし、最終的には業界で最高レベルの品質を達成します。 サムスン電子は顧客の声を傾聴して顧客のニーズを理解し、顧客の成功をサポートするためにソリューションを提供することで、NANDイノベーションの新しい時代を先導する準備ができています。これを行うことで、顧客がビジネスを成長させ技術を進歩させることに役立てるだけではなく、これから起こることに確実に顧客が準備できるようにします。