Компания Samsung сообщила, что начала массовое производство флеш-памяти 3D V-NAND TLC 9-го поколения ёмкостью 1 Тбит. Новые чипы предлагают повышенную плотность и энергоэффективность по сравнению микросхемами памяти 3D V-NAND TLC 8-го поколения.

Источник изображения: Samsung

Производитель не уточнил количество слоёв, использующихся в составе памяти 3D V-NAND TLC 9-го поколения ёмкостью 1 Тбит, а также техпроцесс, который используется для их производства. Однако Samsung отметила, что благодаря самому компактному в отрасли размеру ячеек битовая плотность чипов 3D V-NAND TLC 9-го поколения была улучшена примерно на 50 % по сравнению с памятью 3D V-NAND TLC предыдущего поколения. Производитель также сообщил, что в новых микросхемах памяти применяется технология предотвращения помех, у ячеек увеличен срок службы, а отказ от фиктивных отверстий в токопроводящих каналах позволил значительно уменьшить планарную площадь ячеек памяти.

Флеш-память 3D V-NAND TLC 9-го поколения оснащена интерфейсом нового поколения Toggle 5.1, который увеличил скорость ввода/вывода данных на 33 % до 3,2 Гбит/с на контакт. Наряду с этим компания сократила энергопотребление на 10 % относительно прошлого поколения.

Во второй половине года Samsung планирует начать производство 3D V-NAND девятого поколения ёмкостью 1 Тбит с ячейками QLC.

Компания Samsung Electronics начнёт массовое производство 290-слойных чипов флеш-памяти 9-го поколения 3D V-NAND уже в этом месяце, пишет южнокорейское издание Hankyung, ссылающееся на индустриальные источники. В следующем году производитель планирует выпустить 430-слойные чипы флеш-памяти NAND.

Источник изображений: Samsung

Чипы Samsung 3D V-NAND 9-го поколения с 290 слоями будут выпускаться с использованием технологии двойного штабелирования, которую Samsung впервые применила в 2020 году при производстве 176-слойных микросхем 3D NAND 7-го поколения. Метод подразумевает создание массива чипов 3D NAND на кремниевых пластин диаметром 300 мм, после чего две такие пластины накладываются друг на друга и спаиваются, а затем нарезаются на отдельные чипы, представляющие собой двойные стеки.

Ранее в полупроводниковой индустрии ходили разговоры, что производство чипов флеш-памяти NAND с количеством слоёв около 300 потребует укладки друг на друга трёх пластин из-за технологических ограничений метода двойного стека. Однако, как сообщается, Samsung усовершенствовала процесс двойного штабелирования и теперь будет использовать его для производства памяти NAND с 290–300 слоями.

Во второй половине следующего года компания собирается перейти к производству 10-го поколения флеш-памяти 3D V-NAND с 430 слоями. Именно здесь начнёт применяться укладка трёх пластин друг на друга, пишет южнокорейское издание, ссылающееся на данные исследовательской фирмы Tech Insights. Как отмечается, производитель собирается пропустить выпуск чипов памяти NAND с более чем 300 слоями и сразу перейти к производству 430-слойных микросхем.

Конкуренты Samsung тоже не сидят без дела. С начала следующего года SK hynix собирается начать массовый выпуск 321-слойных чипов флеш-памяти NAND, но будет для этого «спаивать» три пластины с чипами. Китайский производитель памяти YMTC, который в настоящий момент выпускает 232-слойную память NAND, планирует выйти на производство 300-слойных чипов памяти во второй половине текущего года.

Компания Kioxia планирует перейти к массовому производству чипов флеш-памяти 3D NAND с более чем 1000 слоёв к 2031 году. Об этом, как пишет издание Xtech Nikkei, на лекции в ходе 71-го весеннего собрания Общества прикладной физики в Токийском университете сообщил технический директор Kioxia Хидефуми Миядзима (Hidefumi Miyajima). В рамках своего выступления он затронул вопросы, связанные с техническими проблемами и способами их решения для создания 1000-слойных чипов 3D NAND.

Источник изображения: Kioxia

Увеличение количества активных слоёв в чипах флеш-памяти 3D NAND в настоящее время является лучшим способом повысить плотность записи на такие микросхемы. Все производители памяти 3D NAND стремятся увеличивать количество слоёв в составе чипов с помощью более передовых техпроцессов каждые 1,5–2 года. Каждый переход на новый техпроцесс сопряжён с рядом проблем, поскольку производителям 3D NAND приходится не только увеличивать количество слоев, но также сжимать ячейки NAND как по горизонтали, так и по вертикали. Это требует от производителей использования новых материалов, что является настоящей головной болью для специалистов их научно-исследовательских центров.

На сегодняшний день самыми передовыми чипами флеш-памяти 3D NAND в ассортименте Kioxia являются BiCS 3D NAND 8-го поколения с 218 активными слоями и скоростью передачи данных 3,2 Гбит/с. Они были представлены производителем в марте 2023 года. В этом поколении флеш-памяти представлена новая архитектура CBA (CMOS directly Bonded to Array), предлагающая отдельное производство пластин массива ячеек памяти 3D NAND и пластин CMOS ввода-вывода, а затем их последующее объединение с помощью наиболее подходящих для этих целей технологий. В результате получается продукт с повышенной битовой плотностью и улучшенной скоростью ввода-вывода NAND, на основе которого можно создавать одни из самых лучших твердотельных накопителей на рынке.

Компания Kioxia и её производственный партнёр Western Digital не раскрывают всех подробностей архитектуры CBA. Неизвестно, включают ли CMOS-платы ввода-вывода дополнительные периферийные схемы NAND, такие как страничные буферы, усилители считывания и зарядовые насосы. Однако применение метода раздельного производства ячеек памяти и периферийных схем позволяет производителям использовать для создания того или иного компонента памяти 3D NAND наиболее эффективные технологические процессы.

Следует напомнить, что компания Samsung ещё в 2022 году подтвердила планы начать выпуск 1000-слойной флеш-памяти 3D NAND к 2030 году.

Эволюция флеш-памяти с точки зрения плотности хранения информации подразумевает, что чем больше зарядов (бит) хранятся в ячейке, тем ниже эксплуатационный ресурс такой памяти. Китайская компания YMTC не согласна с этим и утверждает, что её микросхемы 3D NAND типа QLC по своей долговечности способны превосходить ячейки памяти типа TLC.

Источник изображения: YMTC

Память QLC в одной ячейке способна хранить четыре бита информации, а TLC — только три, и исторически считалось, что последняя выигрывает с точки зрения своей долговечности по количеству циклов перезаписи. По информации ресурса ITHome, на которую ссылается Tom’s Hardware, компания YMTC заявляет для своих 128-слойных микросхем X3-6070 типа 3D QLC NAND ресурс в 4000 циклов перезаписи. Это как минимум сопоставимо с ресурсом микросхем TLC, достигаемым за счёт оптимизации на уровне контроллеров и применяемых при производстве памяти материалов.

Изначально было принято считать, что память типа QLC способна переносить от 100 до 1000 циклов перезаписи, но и здесь усилия крупных производителей привели к тому, что этот показатель заметно увеличился. YMTC сочла нужным акцентировать внимание на своих достижениях в этой области, хотя очевидно, что они не столь уж уникальны. Память YMTC данной серии уступает конкурирующим решениям по количеству слоёв, поскольку соперники предлагают 176-слойные и более продвинутые микросхемы QLC.

В составе твердотельного накопителя PC41Q потребительского класса YMTC использует 128-слойную память QLC серии X3-6070, предлагая скорости передачи информации до 5000 Мбайт/с и способность хранить информацию при температуре 30 градусов Цельсия на протяжении не менее чем одного года. Время наработки на отказ составит 2 млн часов. Данные показатели отстают от показателей современных SSD на памяти TLC. Тем не менее, компания YMTC даже готова использовать микросхемы QLC в твердотельных накопителях корпоративного класса, где важна надёжность и долговечность.

Обновлено: стоит отметить, что память TLC демонстрировала ресурс в 3000 циклов перезаписи ещё в 2018 году, а к настоящему моменту производители смогли добиться от неё значительно более высокой выносливости, вплоть до 10 тыс. циклов перезаписи.

Недавнее включение китайской компании YMTC в так называемый список 1260H американским военным ведомством определённо создаст крупнейшему производителю твердотельной памяти в КНР определённые трудности, но свою причастность к поддержке китайской армии он всячески отрицает и считает шаги американской стороны несправедливыми и безосновательными.

Источник изображения: YMTC

Как отметило издание South China Morning Post, представители YMTC не только опровергли любую причастность компании к выполнению оборонных заказов в Китае, но и заявили о своей готовности вести переговоры с Вашингтоном об исключении этого производителя памяти из злополучного списка 1260H. Для самой компании появление её имени в данном перечне стало полнейшим сюрпризом, и в YMTC подчёркивают, что её продукция не годится для применения в оборонной сфере в принципе. Никто из клиентов YMTC никогда не декларировал использование памяти этой марки для создания техники оборонного назначения.

Более того, YMTC подчёркивает, что является частной компанией без каких-либо связей с оборонным ведомством КНР, и все обвинения в наличии угрозы с её стороны для американской национальной безопасности считает беспочвенными. Включение в список 1260H, как поясняет источник, потенциально грозит YMTC не только отказом американских клиентов от сотрудничества в оборонной сфере, но и блокировкой финансовых операций за пределами Китая со стороны профильных органов власти США.

С декабря 2022 года YMTC находится под санкциями США, касающимися экспорта из страны технологий и оборудования для производства памяти. В условиях таких ограничений компании пришлось активнее приобретать оборудование китайского производства. Скорее всего, поводом для новых санкций со стороны США стали крупные инвестиции в капитал YMTC, якобы полученные от поддерживаемых государством фондов в Китае.

Южнокорейские производители памяти, которые сообща контролируют 60 % мирового рынка, в условиях нарастающего противостояния США и Китая, оказались буквально между двух огней. С одной стороны, им удалось добиться послаблений от властей США для развития своего бизнеса в Китае. С другой стороны, Китай является крупнейшим внешнеторговым партнёром Южной Кореи, а полупроводниковая отрасль остаётся важнейшей частью национальной экономики.

Источник изображения: SK hynix

Как поясняет South China Morning Post, дипломатические усилия южнокорейских властей привели к тому, что южнокорейские компании Samsung Electronics и SK hynix получили право поставлять в Китай оборудование для производства памяти в обход общепринятых экспортных ограничений со стороны США. При этом, как долго будут действовать подобные послабления, сказать сложно, но американская экономика в сохранении такого положения дел тоже заинтересована, поскольку Южная Корея выпускает почти 60 % микросхем памяти DRAM и NAND, реализуемой на мировом рынке.

Отказавшись от намерений самостоятельно выпускать флеш-память, корпорация Intel в конце 2021 года продала своё предприятие в китайском Даляне южнокорейской компании SK hynix за $9 млрд. На следующий год американские власти начали ограничивать инвестиции производителей памяти в китайскую экономику, но представители SK hynix заявляют, что у них по-прежнему нет намерений избавляться от китайского предприятия.

Предприятие SK hynix в Даляне в условиях американских санкций могло бы стать для компании обузой, и развитие соответствующей площадки пока идёт с пробуксовкой. Корейские инвесторы уже построили корпус нового предприятия рядом с существующим, но пока не торопятся оснащать его необходимым оборудованием. Расплачиваться за эту покупку SK hynix предстоит до следующего года включительно, а на фасаде предприятия до сих пор красуется логотип Intel. По мнению аналитиков, SK hynix старается избегать резких движений в год президентских выборов в США, поскольку смена политической конъюнктуры может помешать компании развивать свой бизнес на территории КНР.

Ситуация породила слухи о намерениях SK hynix продать предприятие в Даляне, но руководство компании в прошлом году в очередной раз опровергло эту информацию: «Мы вообще не рассматриваем возможность продажи своих предприятий в Даляне. SK hynix продолжит свою деятельность в Китае, одновременно соблюдая законы в тех юрисдикциях, в которых ведёт бизнес, и делая свой вклад в развитие полупроводниковой отрасли в целом» . Важно отметить, что корейские производители памяти сильно зависят от американских поставщиков оборудования для выпуска своей продукции, поэтому пренебрегать интересами американских партнёров они не могут ещё и по этой причине.

Международный валютный фонд уже предупредил, что Южная Корея может сильнее прочих государств Азиатско-Тихоокеанского региона пострадать в результате так называемой торговой войны между США и КНР, выражающейся в постоянном расширении взаимных ограничений на оборот капитала и товаров между двумя этими странами. Компаниям Samsung Electronics и SK hynix даже пришлось повысить расходы на лоббирование своих интересов как внутри Южной Кореи, так и на уровне правительственных структур США. Как можно судить по предоставленным компаниям льготам на работу в Китае, пока эти усилия приносят свои плоды, но что произойдёт после ноябрьских выборов президента США, никто с уверенностью сказать не может.

Для самой Южной Кореи китайский рынок остаётся крупнейшим с точки зрения товарооборота, но США занимают второе место, а также обеспечивают безопасность самого азиатского государства, поэтому местным политикам приходится соблюдать шаткий баланс интересов. Непосредственно SK hynix, которая является вторым по величине производителем памяти в мире, 27 % своей выручки получает именно на китайском рынке.

При этом сторонние эксперты отмечают, что корейские компании стали наращивать экспорт продукции в США весьма активно, и это направление поставок впервые более чем за двадцать лет затмило по своим оборотам китайское к началу текущего года. Если конфронтация между США и КНР продолжит усиливаться, корейским производителям придётся в определённых условиях делать непростой выбор.

В последние месяцы цены на флеш-память NAND росли после затяжного падения, но эксперты TrendForce поясняют, что текущий уровень ещё далёк от того, который обеспечит участникам рынка возврат к прибыльности. В результате в ближайшее время поставщики флеш-памяти будут вынуждены поднять цены как минимум на 40 %, чтобы уйти от убытков.

Источник изображения: Samsung Electronics

Если же рассчитывать на получение прибыли, то производителям памяти нужно будет поднять цены на 50 % или даже выше, как убеждены представители TrendForce. По итогам прошлого квартала южнокорейская компания Samsung Electronics занимала первое место на рынке памяти типа NAND в показателях выручки с долей 31,4 %. На втором месте располагалась SK Group, в состав которой входят SK hynix и Solidigm (бывший бизнес Intel), с долей 20,2 %. Замыкает тройку лидеров американская Western Digital с долей рынка 16,9 %, а её партнёр Kioxia, с которой в этом году не состоялась сделка по объединению, довольствуется четвёртым местом и 14,5 % рынка.

Источник изображения: TrendForce

Крупные игроки рынка продолжают сокращать объёмы производства памяти типа NAND, поскольку этот вид продукции обеспечивает меньшую прибыль по сравнению с DRAM. Та же Samsung, например, с сентября текущего года сократила объёмы выпуска микросхем типа NAND на 50 % от максимально возможных. Предпочтение сейчас отдаётся выпуску 128-слойной памяти типа 3D NAND. В целом на рынке твердотельной памяти в некоторых сегментах уже наблюдается дефицит продукции, и это позволяет участникам двигать цены вверх. При этом точка окупаемости ещё не достигнута, и для её достижения поставщики микросхем NAND должны повысить цены ещё минимум на 40 %. В ближайшие кварталы цены будут только расти, как резюмируют специалисты TrendForce.

Источники сообщают, что компания YMTC, крупнейший китайский производитель флеш-памяти 3D NAND, тайно готовит к выпуску память на архитектуре нового поколения — Xtacking 4.0. Производитель ограничен санкциями со стороны США и не может просто взять и выпустить более ёмкую память, но за счёт улучшения архитектуры способен обеспечить, к примеру, прорыв по производительности 3D NAND.

Источник изображения: YMTC

Представленная в 2018 году архитектура и концепция Xtacking предполагает, что интерфейс и контроллер 3D NAND для каждой микросхемы флеш-памяти производятся отдельно от массива ячеек памяти. Это позволяет производить логику и ячейки в разных техпроцессах, а также экономит площадь кристалла — логика просто «пристёгивается» снизу к массиву. Тем самым оптимизация архитектуры и работы контроллера дают возможность раз за разом улучшать характеристики памяти, ничего не меняя в производстве самих массивов — а оно самое сложное в этих процессах.

Сегодня санкции со стороны США и союзников ограничивают поставки в Китай литографического оборудования для выпуска массивов памяти с более чем 128 слоями. Проще говоря, у YMTC пока нет возможности улучшать характеристики 3D NAND за счёт увеличения числа слоёв в каждом кристалле. Это же ограничивает производительность микросхем памяти. Но если изменить архитектуру и логику работы контроллера, то даже в таком виде память можно ускорить, например, за счёт наращивания параллелизма, заставив контроллер разбить имеющийся массив ячеек на большее количество параллельно работающих областей.

На данный момент нет информации о возможностях архитектуры Xtacking 4.0. Известно только, что с её использованием компания YMTC будет выпускать 128- (X4-9060 3D TLC NAND) и 232-слойную (X4-9070 3D TLC NAND) флеш-память нового поколения. Со временем семейство может быть расширено. Технически производитель выпускает на пластинах 64- и 116-слойные кристаллы, которые при сборке укладывает друг на друга (и на контроллер). Оборудование для выпуска таких кристаллов не попадает под однозначный запрет (при условии выдачи экспортной лицензии со стороны Минюста США). Тем самым китайская 3D NAND память становится лучше на каждом новом этапе даже несмотря на достаточно жёсткие санкционные ограничения.

Китайские производители чипов или оборудования для их производства периодически становятся подозреваемыми в делах о промышленном шпионаже, но существуют и противоположные по схеме взаимодействия прецеденты. Недавно китайская компания YMTC обвинила американского производителя памяти Micron Technology в нарушении восьми своих патентов.

Источник изображения: Micron Technology

Как сообщает Reuters, девятого ноября YMTC подала иск в Федеральный окружной суд Северного округа Калифорнии, обвинив в нарушении прав на использование интеллектуальной собственности Micron Technology и её подразделение по работе с потребительскими продуктами Micron Consumer Product Group. Какие именно технологии Micron, по мнению YMTC, незаконно у неё позаимствовала, не уточняется, но американская компания обвиняется истцом в использовании интеллектуальной собственности YMTC для конкуренции с этой компанией и укрепления своих позиций на рынке.

Представители YMTC в комментариях Reuters подтвердили существование такого иска, заодно пояснив, что он имеет отношение к патентам компании, описывающим технологии разработки, изготовления и функционирования памяти типа 3D NAND. Напомним, что китайская YMTC с лета начала снабжать своих клиентов 232-слойной памятью типа 3D NAND, вплотную приблизившись к технологическим возможностям зарубежных конкурентов, а в показателях плотности хранения информации даже превзойдя их. Представители YMTC выразили надежду, что иск будет рассмотрен органами правосудия США в сжатые сроки.

Напомним, что с мая текущего года продукция Micron Technology, в соответствии с решением китайских властей, не может использоваться на объектах критически важной информационной инфраструктуры КНР. При этом сама компания Micron не отказывается от намерений вложить $603 млн в расширение китайских мощностей по тестированию и упаковке памяти. От выпуска чипов типа DRAM на территории КНР она отказалась в прошлом году, хотя до этого китайский рынок обеспечивал до половины всей выручки Micron. В прошлом году эта доля не превысила 16 %. В 2018 году Micron обвинила в хищении своей интеллектуальной собственности китайскую компанию Fujian Jinhua, так что взаимоотношения с местными производителями у неё уже давно не самые благоприятные.

Ещё в октябре прошлого года стало известно, что Apple планировала использовать в своих смартфонах iPhone твердотельную память производства китайской компании YMTC, но изменения в правилах экспортного контроля лишили её такой возможности. Зато теперь южнокорейские источники сообщают, что 232-слойной памяти типа 3D NAND марки YMTC удалось прописаться в смартфонах Xiaomi 14, представленных в конце октября.

Источник изображения: Xiaomi

Напомним, что год назад в планах Apple упоминалась 128-слойная память 3D NAND марки YMTC, но даже в условиях усиливающихся санкционных ограничений США крупнейший китайский производитель твердотельной памяти за это время смог добиться существенного технического прогресса, поэтому смартфонам Xiaomi 14 уже достанется 232-слойная память YMTC. Если учесть, что компании Huawei при выпуске своих флагманских смартфонов Mate 60 в конце августа пришлось полагаться на микросхемы памяти SK hynix и Micron, то сотрудничество с Xiaomi станет для YMTC определённым прогрессом.

Конкуренты YMTC не стали перепрыгивать через этап выпуска 176-слойной памяти, и она получила довольно широкое распространение при производстве смартфонов. С июля этого года 232-слойная память YMTC используется в твердотельных накопителях ZhiTai Ti600 объёмом 1 Тбайт, и соответствующие микросхемы обладают самой высокой плотностью хранения данных на рынке.

Если в сфере выпуска микросхем памяти типа NAND китайская YMTC отстаёт от мировых лидеров всего на пару лет, то в сегменте микросхем оперативной памяти типа DRAM отставание измеряется примерно пятью годами, поскольку китайская компания CXMT свою передовую память этого типа производит по 22-нм техпроцессу, а зарубежные конкуренты уже применяют 12-нм технологию.

Ещё в ноябре прошлого года китайская компания YMTC объявила о начале массового производства 232-слойной памяти типа QLC 3D NAND, опередив конкурентов типа Kioxia и SK hynix. Даже Micron Technology со своей 232-слойной памятью типа TLC 3D NAND чуть отстаёт от китайского соперника, который давно находится под санкциями США. На этой неделе появились доказательства, что передовая память YMTC уже используется в серийных твердотельных накопителях.

Источник изображения: TechInsights

Та самая компания TechInsights, которая в конце лета добыла доказательства наличия 7-нм процессоров HiSilicon Kirin в составе смартфонов Huawei семейства Mate 60, на уходящей неделе опубликовала отчёт об изучении выпущенного в июле без особой огласки твердотельного накопителя ZhiTai Ti600 объёмом 1 Тбайт. Данный накопитель как раз использует 232-слойную память YMTC типа QLC 3D NAND. По словам экспертов TechInsights, данные микросхемы памяти обеспечивают высочайшую плотность хранения информации среди всех чипов, поставляемых на рынок в коммерческих партиях, а именно — 19,8 Гбит/мм².

Как известно, прогресса в этой сфере YMTC смогла добиться за счёт использования технологии Xtacking 3.0, позволяющей формировать микросхемы памяти 3D NAND с таким количеством слоёв. Конкурирующие компании Micron и Solidigm (Intel) только разрабатывают 232-слойную память типа QLC 3D NAND, а у первой в арсенале уже имеется 232-слойная TLC 3D NAND, но она уступает решению YMTC по плотности хранения данных из-за использования трёх бит на ячейку вместо четырёх.

Являющаяся крупнейшим производителем памяти Samsung Electronics отказалась от разработки 236-слойной памяти типа QLC 3D NAND в восьмом поколении, вместо этого сосредоточившись на микросхемах QLC и TLC девятого поколения. SK hynix специализируется на памяти типа TLC 3D NAND, которая тоже уступает продукции YMTC по плотности хранения данных на конкретном этапе. Получается, что китайской компании удалось в условиях санкций наладить выпуск передовой памяти QLC 3D NAND, обогнав всех соперников по плотности хранения информации.

С декабря прошлого года китайская компания YMTC добавлена в список экспортного контроля США, поэтому её руководство не понаслышке знает о последствиях американских санкций. Председатель совета директоров компании Чэнь Наньсян (Chen Nanxiang) теперь возглавляет отраслевую китайскую ассоциацию и призывает отечественную полупроводниковую отрасль сплотиться перед лицом внешних угроз.

Источник изображения: Asia Times

Чэнь Наньсян на этой неделе был избран главой Китайской ассоциации компаний полупроводниковой промышленности (CSIA), которая объединяет 744 члена. В своей приветственной речи он признал, что китайская полупроводниковая промышленность сталкивается с беспрецедентным сдвигом, но одновременно подчеркнул, что перед ней открываются возможности по импортозамещению и повышению технологического суверенитета КНР. Соответствующая ассоциация не должна оставаться в стороне, по словам её только что избранного руководителя, и способна объединить китайские компании в стремлении преодолеть возникающие трудности. Для этого исполнительным органам внутри ассоциации нужны более широкие полномочия.

Сама YMTC, по неофициальным данным, после усугубления санкций США начала активнее присматриваться к технологическому оборудованию китайских марок типа Naura. Летом этого года председатель правления YMTC даже заявил, что в условиях утраты китайскими компаниями возможностей по ремонту зарубежного оборудования оно должно быть выкуплено обратно поставщиками. На этой неделе был переизбран состав заместителей главы ассоциации CSIA, который насчитывает 18 человек, и вице-президент контрактного производителя чипов SMIC Хань Ди (Han Di) оказался в числе избранных.

Агентство DigiTimes одновременно сообщило, что YMTC планирует наладить выпуск памяти типа 3D NAND с 120 слоями, поскольку с октября прошлого года санкции США запрещают поставлять в Китай оборудование для производства памяти такого типа с количеством слоёв более 128 штук. В ноябре прошлого года YMTC сообщила об успешном освоении выпуска 232-слойной памяти, но в условиях санкций она не может масштабировать объёмы выпуска. Формально, производство 120-слойной памяти под экспортные ограничения США не попадает, а это должно позволить компании получить доступ к технологическому оборудованию, пригодному для выпуска более зрелой памяти в больших количествах. Проблемы китайской отрасли это отчасти поможет решить, если американская сторона в ответ не усугубит санкции.

Президент и глава подразделения памяти Samsung Electronics Юнг-Бэ Ли (Jung-Bae Lee) сообщил в своём блоге, что в начале 2024 года компания начнёт массовое производство памяти 3D NAND 9-го поколения с более чем 300 слоями. Это позволяет ожидать появления до конца 2024 года новых и более ёмких SSD Samsung, плотность записи у которых будет оставаться самой высокой в отрасли.

Источник изображения: Samsung

Интересно отметить, что первой о намерении преодолеть рубеж в 300 слоёв в составе памяти 3D NAND сообщила компания SK Hynix. В августе этого года на мероприятии Flash Memory Summit (FMS) 2023 она показала образец 321-слойной 3D NAND. Компания Samsung не раскрывает детали о своей разработке, но обещает, что это будет самая многослойная память в индустрии. Она даже может быть с меньшим чему у SK Hynix количеством слоёв, ведь свою передовую память конкурент Samsung начнёт выпускать лишь к середине 2025 года.

Ещё одним различием 300-слойной памяти Samsung и SK Hynix станет их компоновка. Если SK Hynix намерена выпускать 321-слойные чипы в виде стека из трёх установленных друг на друга блоков, то Samsung обещает запустить в производство двухстековые структуры. Каждый из блоков изготавливается на кремниевой подложке в собственном цикле и после порезки из них монтируются готовые чипы в виде стековых конструкций. Очевидно, что двухстековые структуры Samsung будут проще, надёжнее и, возможно, дешевле трёхстековых структур SK Hynix. Но есть нюанс: в каждом блоке памяти Samsung будет больше слоёв, что делает их сложнее и дороже в изготовлении.

Также глава подразделения памяти Samsung сообщил, что специалисты компании работают над повышением производительности будущей памяти, а не только над увеличением её ёмкости. Прогресс не стоит на месте, и в совокупности с новым интерфейсом PCIe 5.0 мы можем достаточно скоро увидеть в продаже более совершенные SSD Samsung.

С 2014 года компания Samsung Electronics развивает свою производственную площадку в китайском городе Сиань, и в настоящее время она обеспечивает до 40 % объёмов выпуска микросхем памяти типа 3D NAND этой марки, но лишь в 128-слойном исполнении. Послабления в сфере экспортного контроля США позволят Samsung в следующем году наладить в Китае выпуск более современных 236-слойных микросхем.

Источник изображения: Samsung Electronics

Перед этим компании предстоит до конца текущего года поставить на предприятие в Сиане необходимое для производства такой памяти технологическое оборудование, и в данном контексте снятие экспортных ограничений со стороны США на бессрочной основе пришлось весьма кстати, хотя подобными послаблениями компания уже пользовалась с октября прошлого года, но первично только в рамках двенадцатимесячного периода. Теперь же в политике властей США появилось больше ясности, и Samsung может приступить к программе модернизации своей китайской производственной площадки, которая является крупнейшей в мире по выпуску памяти типа 3D NAND.

Выпуск 128-слойной памяти в дальнейшем будет не так выгоден, и возникший на рынке избыток микросхем этого поколения Samsung сейчас может использовать для модернизации предприятия в Китае без ущерба для объёмов поставок. Тем более, что сам по себе переход от выпуска памяти шестого поколения (128 слоёв) к восьмому (236 слоёв) снижает производительность предприятия примерно на 30 % из-за возросшей продолжительности производственного цикла. В любом случае, из-за перепроизводства памяти китайское предприятие Samsung сейчас всё равно загружено примерно на 20 % от своих номинальных возможностей.

Переход на выпуск более современной 236-слойной памяти позволит Samsung в конечном итоге снизить себестоимость продукции и сохранить конкурентоспособность бизнеса в глобальных масштабах. Компания является крупнейшим производителем памяти в мире, для неё важно своевременно проводить модернизацию предприятий для поддержания этого статуса, и текущие правила экспортного контроля США ей в этом не препятствуют.

Для производства памяти типа 3D NAND, подразумевающей использование пространственной компоновки с вертикальными соединениями между слоями в чипах, требуется специальное оборудование, и до сих пор рынок полностью контролировала американская компания Lam Research. Японской Tokyo Electron удалось разработать более производительный метод выпуска таких микросхем, который позволит увеличить количество слоёв памяти до 400 штук.

Источник изображения: Tokyo Electron

Как поясняет Nikkei Asian Review, в июне этого года компания Tokyo Electron представила свой метод травления отверстий для формирования вертикальных межсоединений в чипах памяти 3D NAND. Выпуск специализированного оборудования позволит Tokyo Electron бросить вызов американской Lam Research, а её клиентам предоставит возможность повысить производительность линий по выпуску памяти данного типа. По крайней мере, новый подход к травлению отверстий позволяет повысить производительность в два с половиной раза по сравнению с существующим.

Более того, разработанная японской компанией технология оказывает меньше пагубного воздействия на окружающую среду. По прогнозам Tokyo Electron, через два или три года клиенты компании смогут начать выпуск памяти типа 3D NAND с 400 слоями. Сегмент оборудования для травления отверстий в слоях микросхем 3D NAND сейчас является крупнейшим на рынке оборудования для травления кремниевых пластин. По прогнозам японского поставщика, ёмкость этого сегмента к 2027 году увеличится в четыре раза до $2 млрд по сравнению с текущим годом.

В прошлом фискальном году Tokyo Electron продала оборудования для травления на сумму не более $3,9 млрд, что соответствует примерно четверти её совокупной выручки. С помощью новой технологии компания рассчитывает как минимум удвоить профильную выручку. На рынке систем травления в полупроводниковой отрасли, чьи обороты в прошлом году достигли $20 млрд, компания Tokyo Electron довольствовалась вторым местом и долей в 25 %, тогда как лидером оставалась американская Lam Research, контролирующая половину сегмента. За последние пять лет Tokyo Electron на 77 % увеличила расходы на исследования и разработки, поэтому создание новой технологии травления отверстий в чипах 3D NAND стало закономерным итогом такой инвестиционной политики. В этом году компания рассчитывает потратить на исследования и разработки рекордные $1,34 млрд, даже несмотря на ожидаемое снижение прибыли. Компания уже использует искусственный интеллект для разработки новых материалов, применяемых в производстве. К 2025 году производители памяти начнут активно вкладываться в модернизацию своих предприятий, и Tokyo Electron на этом этапе получить возможность укрепить свои рыночные позиции.