BiCS FLASH是鎧俠自主研發(fā)的3D NAND閃存技術(shù)品牌，也是目前全球主流存儲芯片的核心技術(shù)路線之一。BiCS的含義可以理解成Bit Cost Scaling，即位成本縮放，核心理念是通過三維垂直堆疊存儲單元，在降低每比特存儲成本的同時(shí)，突破傳統(tǒng)2D NAND的物理微縮極限。
在芯片有限的面積內(nèi)平地起高樓，讓鎧俠BiCS FLASH創(chuàng)造了許多可能性。如今，第八代BiCS FLASH在行業(yè)內(nèi)廣受好評，第九代與第十代BiCS FLASH在今年內(nèi)蓄勢待發(fā)?，F(xiàn)在不妨讓我們花一點(diǎn)時(shí)間，了解第八代BiCS FLASH，第九代與第十代BiCS FLASH一些有意思的細(xì)節(jié)，看看BiCS FLASH是如何演進(jìn)的。
廣受好評的第八代BiCS FLASH
鎧俠第八代BiCS FLASH是2024年量產(chǎn)的里程碑產(chǎn)品，能過做到218層堆疊，并且憑借著優(yōu)秀的橫向縮放技術(shù)，其位密度達(dá)到18.3Gb/mm²，在行業(yè)同一代產(chǎn)品中屬于佼佼者。不僅如此，第八代BiCS FLASH率先做到了3.6Gbps的接口速度，也是同一時(shí)期行業(yè)領(lǐng)先水平，也進(jìn)而幫助UFS 4.1、高性能企業(yè)級和數(shù)據(jù)中心級SSD獲得更好的性能和功耗表現(xiàn)，在業(yè)內(nèi)廣受好評。
而第八代BiCS FLASH真正的突破不局限于層數(shù)堆疊和密度提升，引入的CMOS直接鍵合到陣列架構(gòu)(CMOS Directly Bonded to Array, CBA)讓第八代BiCS FLASH產(chǎn)生了質(zhì)變，并進(jìn)一步影響后續(xù)第九代和第十代BiCS FLASH快速進(jìn)化。
傳統(tǒng)3D NAND將存儲單元陣列與外圍CMOS控制電路制造在同一片晶圓上。由于制造3D NAND和外圍CMOS控制電路所需要的最佳溫度并不相同，因此統(tǒng)一制造時(shí)，只能相互包容，尋找其中的溫度平衡點(diǎn)，從而導(dǎo)致工藝相互制約。CBA架構(gòu)的優(yōu)勢是將3D NAND將存儲單元陣列與外圍CMOS控制電路制造完全分離，存儲陣列與 CMOS 電路分別在各自最優(yōu)化的晶圓上完成工藝，再通過高精度晶圓鍵合技術(shù)貼合，從而實(shí)現(xiàn)各司其職、協(xié)同優(yōu)化，從而換來更好的收益。
因此第八代BiCS FLASH相對第六代BiCS FLASH芯片面積縮小15%以上，CMOS電路獨(dú)立采用更先進(jìn)制程，信號傳輸速度提升30%，寫入性能提升20%，讀延遲降低10%，寫入能耗降低30%，從而幫助第八代BiCS FLASH獲得如此優(yōu)秀的表現(xiàn)。
不僅如此，QLC技術(shù)作為第八代BiCS FLASH其中一個(gè)重要分支，也實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模成熟量產(chǎn)，從而做到單Die 2Tb，配合32Die封裝堆疊，造就了256TB級別的企業(yè)級SSD產(chǎn)品，為時(shí)下熱門的AI算力提供海量的KV Cache，僅單盤容量就獲得過去數(shù)塊SSD才能實(shí)現(xiàn)的效果。
目前第八代BiCS FLASH不僅廣泛應(yīng)用于友商的產(chǎn)品中，同時(shí)也在鎧俠自由品牌的產(chǎn)品廣泛普及，包括高達(dá)245.76TB容量的鎧俠LC9系列，用于端側(cè)的BG7系列，用于數(shù)據(jù)中心和企業(yè)級的CD9P系列，以及已經(jīng)在高端手機(jī)中投入使用的鎧俠UFS 4.1產(chǎn)品。
雙軌并行，加速發(fā)展
隨著行業(yè)快速發(fā)展，特別是AI對存儲需求出現(xiàn)井噴，單一的芯片設(shè)計(jì)很難滿足成本、制造周期、供貨等復(fù)雜環(huán)境需求。因此鎧俠同時(shí)推出了第九代與第十代 BiCS FLASH，兩者并非相互升級替代關(guān)系，而是雙軌并行，解決不同的行業(yè)需求。
簡單的說第九代BiCS FLASH側(cè)重成熟產(chǎn)能優(yōu)化，第十代BiCS FLASH追求密度與性能的極限突破。
第九代的核心任務(wù)是將CBA架構(gòu)的產(chǎn)能和成本優(yōu)勢最大化，它延續(xù)成熟的存儲單元技術(shù)，整合最新CMOS工藝，通過CBA技術(shù)配合成熟產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)高性能。這與行業(yè)著名的“Tick-Tock”策略有點(diǎn)類似，通過現(xiàn)有產(chǎn)線和技術(shù)的再優(yōu)化，結(jié)合CBA技術(shù)，以及最新的CMOS邏輯單元，就能在短期內(nèi)獲得更好的收益。
相對第六代BiCS FLASH，第九代BiCS FLASH寫入性能提高 61%、讀取性能提高 12%，功耗改善約 30%。接口方面升級至Toggle DDR 6.0，為主流企業(yè)級SSD、智能手機(jī)UFS及邊緣計(jì)算提供穩(wěn)定、可大規(guī)模供貨的解決方案。
第十代BiCS FLASH則是探索存儲前沿技術(shù)的全新產(chǎn)品，可以將其看成鎧俠面向AI時(shí)代存儲的重要產(chǎn)品線。第十代BiCS FLASH堆疊層數(shù)來到332層，總層數(shù)增加52%，位密度相對第八代BiCS FLASH提升59%。
第十代BiCS FLASH具備Toggle DDR 6.0接口 和獨(dú)立命令地址協(xié)議(SCA)，NAND I/O速度從3.6Gbps提升至4.8Gbps，增幅33%。并且引入PI-LTT低功耗技術(shù)，數(shù)據(jù)輸入功耗降顯著降低。更重要的是，第十代BiCS FLASH TLC能夠做到更大容量的產(chǎn)品，為AI數(shù)據(jù)中心對低延遲、高帶寬、超大容量的極致需求提供物理層支撐。
向未來布局
可以看到，第九代與第十代BiCS FLASH并非簡單的代際替換，而是精準(zhǔn)匹配不同場景需求的互補(bǔ)策略。第九代BiCS FLASH面向移動(dòng)終端、客戶端 SSD 等對產(chǎn)能、可靠性和成本敏感的市場，讓高端存儲技術(shù)更具普及性;第十代BiCS FLASH則專攻 AI 訓(xùn)練、科學(xué)計(jì)算及超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心，以更高密度和帶寬滿足存儲級內(nèi)存與海量數(shù)據(jù)攝取的需求，從而推進(jìn)高性能企業(yè)級SSD，UFS 5.0等產(chǎn)品升級。
鎧俠正積極將BiCS FLASH技術(shù)與AI基礎(chǔ)設(shè)施存儲方案融合，推出符合NVIDIA Storage-Next架構(gòu)產(chǎn)品，加速產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展。不僅如此，更具前瞻性的XL-FLASH產(chǎn)品也再度提升了性能，鎧俠近期發(fā)布的GP系列SSD擁有超高IOPS，進(jìn)而成為HBM之外另一種高效擴(kuò)展成的可選項(xiàng)。
可以這么說，第八代BiCS FLASH通過CBA架構(gòu)解決了存儲密度與外圍電路性能相互制約的行業(yè)痛點(diǎn)，第九代和第十代BiCS FLASH不僅延續(xù)了CBA架構(gòu)優(yōu)勢，也滿足了更為復(fù)雜的市場環(huán)境需求。同時(shí)，這也少不了行業(yè)內(nèi)合作伙伴的共同努力，鎧俠也將持續(xù)推進(jìn)BiCS FLASH技術(shù)升級，與行業(yè)伙伴一起，探尋更多存儲與AI的可能性。
（鎧俠）
