3D-Flash für SSDs mit bis zu 10 TByte

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Intel und Micron legen zu - zumindest bei 3D-NAND-Chips für SSDs: Bei bis zu 48 GByte pro Flash-Die werden M.2-Module mit bis zu 3,5 TByte und 2,5-Zoll-SSDs 10 TByte möglich. Intel und Micron schaffen das zum einen durch eine von bisher 20 auf 16 Nanometer geschrumpfte Strukturbreite, zum anderen durch eine dreidimensionale Anordnung der Flash-Zellen in 32 Schichten.

Verdreifachung

Insgesamt ergibt sich gegenüber den vor zwei Jahren vorgestellten Flash-Speicher mit mehr als 10 Gigabyte pro Quadratzentimeter eine Verdreifachung der Kapazität pro Die. Das gilt jedoch nur für Triple-Level-Flash, der drei Bit pro Zelle also bis zu 48 GByte pro Die speichert. Bei zwei Bit pro Zelle sind noch 32 GByte drin. Single-Level-Cells (SLC) planen Intel und Micron ihren bisherigen Ankündigungen nicht in 3D-Bauweise.

16 der MLC-Flash-Dies lassen sich laut Intel in einem Chipgehäuse stapeln. Wenn fünf dieser Packages mit je 768 GByte auf einem M.2-Modul verbaut werden, ergeben sich 3,8 TByte. Da Intel bisher nur von Kapazitäten von 3,5 TByte spricht, sind dabei wohl noch die üblichen Reserve-Bereiche einer SSD eingerechnet.

Bauformen

Beim Wechsel von planaren zu dreidimensionalen Strukturen haben Intel und Micron die Bauform der Transistoren beibehalten, sie arbeiten weiterhin mit einem Floating Gate. Das unterscheidet sich von anderem 3D-Flash, wie es unter anderem Samsung und Toshiba bereits herstellen. Dort arbeiten die Transistoren mit einer Ladungsfalle (Charge Trap).

Wie die Intel-Entwickler in einem Webcast sagten, fiel die Entscheidung, bei Floating Gates zu bleiben, schon vor Jahren. Vor allem aus Gründen der Performance soll diese Bauform sich als besser erwiesen haben. Offenbar sind die Zellen dadurch aber auch kleiner, denn Samsung bringt mit ebenfalls 32 Lagen in seinem 3D-V-NAND mit Triple-Level-Cells bei 20-Nanometer-Fertigung nur 16 GByte pro Chip unter. Intel und Micron ist es also wohl gelungen, bei der nächstkleineren Strukturbreite die Kapazität nicht nur zu verdoppeln, sondern zu verdreifachen.

Wartezeiten

Konkrete Angaben zu den möglichen Übertragungsraten der neuen Flash-Chips machten die Unternehmen noch nicht – darauf wird man auch noch ein bisschen warten müssen. Mit ersten SSDs auf Basis des 3D-NAND rechnen die Unternehmen erst im Jahr 2016, Ende 2015 soll die Massenfertigung anlaufen.

Gerätehersteller erhalten bereits erste Muster der MLC-Bausteine, noch im Frühling des Jahres 2015 sollen die TLC-Chips folgen. Die ersten Chargen kommen aus einer Chipfabrik von Micron in Singapur, später soll ein neues Halbleiterwerk im US-Bundesstaat Utah für höhere Stückzahlen sorgen. (bbe)