8c2a1950443f55c243b0b15cf07ee5e2 Micron、SK Hynix、Toshiba 等幾大快閃記憶體晶圓廠,過去一年內相繼揭露新製程技術訊息,新世代製程技術分別為 16nm 或 15nm,皆已完成開發並且進入試產階段。待這些新製程快閃記憶體顆粒開始大量出貨,將會獲得固態硬碟廠商採用,或許就在未來一年內。

摩爾定律(Moore's Law)或許讓處理器廠商有些困擾,但是快閃記憶體仍然堪稱藍海產業,晶圓廠技術依舊維持穩定發展。當前固態硬碟產品,早已普遍大量採用 20、19nm 快閃記憶體顆粒,過去的 25、24nm 製程產物已不復多見。也許你對這頗有微詞,但是科技的進步並不會因此而停歇,更新一代 1xnm 製程大軍已即將來臨。

新製程發布代表產品化不遠了


▲ Micron 16nm 製程快閃記憶體裸晶圓展示圖。

2013 年間,Micron 與 SK Hynix 兩家晶圓廠,先後發表下一代快閃記憶體半導體製程技術,產品將可應用在固態硬碟、記憶卡等產品線上。Micron 新發表 16nm 製程,將成為當前 20nm 之後最新主流技術,而 SK Hynix 所發表 16nm,會成為現行 19nm 之後的新主力。而不久之前,Toshiba 也發表新一代製程技術,其規格與演進與 SK Hynix 相仿,但是從 19nm 轉進 15nm。

各廠揭露新製程技術的同時,都宣稱將在稍後開始投產,依發表時程來看最早出現的將是 Micron 與 HK Hynix。其中 Micron 與 Intel 具有合作關係,代表也會有掛 Intel 品牌的 16nm 製程顆粒出現,HK Hynix 由於鮮少被固態硬碟廠商採用,也許得在智慧型手持裝置上才容易發現蹤跡。而 Toshiba 方面,本身和 SanDisk 具有合資關係,因此 SanDisk 亦宣稱將可提供 16nm 製程產品。

抹寫規格仍以 3000 P/E 為主


▲ 以 SK Hynix 舊製程產品為例,可具體看出製程的演進,內部結構是如何的緊密相連。

一談到快閃記憶體製程進步,消費者普遍會聯想到理論抹寫壽命(Program Erase)的轉變,過去從 3xnm 轉進 2xm 世代,這問題最為受到關注。稍早前的 34、32nm 製程顆粒,一般消費性等級產品規格標示普遍為 5000 次,轉進 25、24nm 之後常見有 3000、5000 次之別。當再度演進至 20、19nm 時,幾大廠規格幾乎一律訂為標示 3000 次。

那麼這些新世代 1xnm 製程技術,其理論抹寫壽命規格又將如何轉變呢?目前看來仍然以 3000 次為基準。3000 次說多不多,要說他少也未必成立,因為這只是理論耐用度的評估指標之一,另外還得視真實應用面變數而定。因為固態硬碟控制器乃至於韌體,其平均抹寫技術(Wear Leveling)設計是否得宜,所造成影響並不見得會亞於顆粒。

新製程顆粒暗藏應用效能變數


▲ Toshiba 15nm 製程快閃記憶體封裝成品展示圖。

另外值得留意,這幾家廠商除了製程技術演進,也以此為利基點,將單一裸晶圓容量推升至 128Gbit(16GB)。以目前 2.5 吋固態硬碟常見 16 顆配置模式而言,採用 128Gbit 這高規格顆粒,便能組合出 256GB 產品。如果將顆粒堆疊封裝,好比是 4CE(Chip Enable)這樣 4 顆裸晶圓堆疊封裝的規格,成品容量則是能達到 1024GB,想量產 TB 級產品不再只是空談。

單一裸晶圓容量倍增,將能夠實現高容量機種量產的可能性,同時更兼顧到成本等因素考量。然而礙於快閃記憶體結構特性,與控制器之間實際搭配組合起來,反而會不利於小容量產品的性能表現。Micron 在 20nm 世代便推出 128Gbit 顆粒,並且應用在自家 Crucai M500 上,實測 240、120GB 的寫入性能還不如前一代 M4。Crucial 因而小改款推出 M550,其中 256、128GB 容量換用 64Gbit 顆粒,藉以改善先天架構的影響。

成本降低是一大演進誘因


▲ 高容量固態硬碟價格參考資訊。(取自原價屋)

快閃記憶體製程的演進有利、有弊,最大益處是晶圓生產成本得以壓低,這將回饋到成品製造端上。可發現,過去一年廠商大量轉進採用 20、19nm 顆粒,產品價格走勢確實有明顯降幅。其中又以前述範例 Crucial 最為極致,M500 得以和他廠相抗衡的最佳效能組合為 480GB 容量,現在居然 7,500 元不到。此外是 TB 級產品部分,M550 約 16,399元、M500 約 15,700 元,只比其他大廠 480/512GB 產品貴 3,000 元上下(取中間值),是先進製程成本優勢最好的見證。

至於最大的弊,無非是理論寫入壽命通常會隨之降低,導致部分消費者想太多、心慌慌。其實快閃記憶體品質優劣,晶圓廠已經累積了一套測試判定標準,更依據應用類型劃分出數種等級區隔。固態硬碟廠商也並非單向買主角色,通過緊密配合模式,能適時反饋意見給予晶圓廠參考、修正之。這產業界自有一套運模式,身為消費者的各位倒是無須擔心太多,慎選品質與售後服務較佳的固態硬碟品牌,還比在意那顆粒規格差異來得實在。

總和而言,Micron 在發表 16nm 製程當時,即表示預計 2014 年應用在自家產品上,其他廠倒是並未加以著墨。不過就往例來看,各家新一代 1xnm 製程顆粒產品,在未來一年內應該能陸續提供給予固態硬碟廠商採購,伴隨新產品出現在你我眼前。這究竟是利還是弊,大家一起拭目以待吧!

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