当全球几乎所有闪存大厂都转向CTF电荷捕获技术时,一家公司却孤身一人继续深耕FG浮栅架构,这背后是一场豪赌还是一场技术远见?

三星、铠侠、西部数据等主要厂商的3D NAND闪存均已转向CTF架构,唯独Solidigm仍在坚持FG技术路线-3。FG浮栅技术真的走到了尽头吗?

近期有消息称Solidigm正积极推进约250层堆叠的下一代FG架构NAND闪存开发-3。这个在业内看来似乎“逆潮流而动”的技术决策,背后是FG技术在3D NAND领域与CTF架构持续竞争中的一次重要突破。


01 技术分野:平面时代的遗产与3D时代的挑战

当前3D NAND领域存在着两条截然不同的技术路径。一条是大多数厂商选择的电荷捕获闪存技术,另一条则是以Solidigm为代表的浮栅技术路线-3-10

FG技术采用导体材料存储电荷,而CTF技术则将电荷存储在绝缘体中-10。这种根本性的差异决定了两者在性能、可靠性和制造工艺上的不同特点。

在平面NAND时代,FG技术长期占据主导地位。随着存储单元尺寸不断缩小,单元间干扰成为限制FG技术发展的主要瓶颈-10

当行业转向3D堆叠架构时,大多数厂商认为CTF技术更适合3D结构,原因在于其更简单的制造工艺和更好的扩展性-8

02 垂直突破:侧壁控制栅带来的FG新生

尽管面临行业普遍的质疑,FG技术的支持者并未放弃。研究人员开发出了具有侧壁控制栅的3D垂直浮栅型NAND单元阵列,如ESCG、DC-SF和S-SCG等结构-1

这些创新结构成功解决了传统CT设备面临的可靠性问题。与平面FG型NAND单元不同,3D垂直FG NAND单元的浮栅形成为圆柱形,完全被周围的控制栅覆盖-1

这种结构实现了非常高的控制栅耦合比,使得FG宽度的缩放可以在10纳米范围内成功实现,这与最新BE-SONOS NAND的CT层几乎相当-1

03 性能对决:FG与CTF的正面较量

从实际性能表现来看,FG和CTF两种架构在不同应用场景下各有优势。在TLC NAND中,CTF架构的编程时间比FG浮栅低18%-10

这意味着在TLC SSD中,CTF架构的性能通常更优。然而在QLC NAND中,情况发生了逆转由于编程算法的差异,FG浮栅表现更为出色-10

具体数据显示,同样采用4平面设计的QLC SSD,FG架构的编程延迟为1.63毫秒,而CTF架构则达到2.15毫秒-10

FG架构对读取干扰和编程干扰的抗干扰能力也优于CTF-10。这种差异使得FG技术在QLC等高密度存储领域仍具有独特价值。

04 可扩展性创新:FG形状工程的前沿探索

面对CTF技术在可扩展性上的传统优势,FG技术通过形状工程找到了突破方向。研究表明,通过修改FG形状的关键参数,可以显著提升其缩放能力-2

具体而言,工程师通过优化FG顶部宽度和有效场高度,同时结合传统的IPD减薄和间隔降低方法,成功将FG技术的性能维持在34纳米技术的水平,直至13纳米节点-2

更令人印象深刻的是,通过采用无鸟嘴的牺牲氧化技术,研究人员已成功将FG顶部宽度缩小至3纳米,有效场高度缩小至5纳米-2

这些进展表明,FG技术的扩展极限可能远超行业预期,为其在高堆叠层数应用中继续竞争提供了技术支持。

05 商业现实:Solidigm的差异化战略

Solidigm作为目前唯一坚持使用FG架构的主要NAND原厂,其技术选择背后有着清晰的商业逻辑-6。该公司目前最先进的产品是192层QLC NAND,而下代产品的目标是将堆叠层数推进至250层左右-3-6

业界普遍认为FG架构难以扩展到200层以上,但Solidigm宣称已克服这一技术挑战-3。延续FG技术路线不仅能为市场提供差异化的NAND产品,也使公司避免了转向CTF架构所需的大额设备投资-3

在AI SSD需求日益增长的背景下,QLC存储的重要性不断提升。而FG架构在QLC性能上的优势,可能成为Solidigm在激烈市场竞争中的一张王牌-10

06 可靠性对比:数据存储的长期保障

在数据存储领域,可靠性始终是至关重要的考量因素。研究显示,3D FG和3D CT设备在可靠性方面有着不同特点-9

FG架构的一个显著优势是其在数据保持方面的表现。一项研究显示,采用还原多层石墨烯作为电荷存储层的FG闪存结构,在150°C下仍能保持10年的数据保持能力,并展现出9.4V的大内存窗口-7

相比之下,CTF设备在高温下的数据保持特性存在固有挑战,这主要是由于电荷捕获层中的保留电荷损失所致-5

这种可靠性差异对于企业级存储和高温应用环境尤为重要,可能是某些客户坚持选择FG产品的原因之一。


随着堆叠层数向250层迈进,Solidigm的FG技术路线图打破了“FG难以超越200层”的行业成见-3。在QLC成为AI存储重要介质的今天,FG架构在性能上的微妙优势可能被进一步放大-10

全球闪存市场并未对FG技术关上大门,而是为不同架构的竞争保留了可能性。未来闪存市场或许不会出现单一技术垄断的局面,而是FG与CTF架构在不同细分领域各展所长的多元格局。

网友提问1:既然CTF技术是行业主流,为什么Solidigm还要坚持FG技术?这不会导致他们的产品落后吗?

这是个非常好的问题,触及了技术路线选择的核心矛盾。Solidigm坚持FG技术确实看似“反潮流”,但背后有一整套商业和技术逻辑支撑。

从商业策略看,差异化是Solidigm在激烈竞争中的生存之道。当所有主要竞争对手都聚焦CTF时,坚持FG路线反而形成了市场区分度-3。某些特定应用领域,尤其是对数据可靠性要求极高的场景,FG架构仍被一些客户青睐。

技术传承和投资保护也是重要考量。转向CTF需要巨额设备投资和工艺重构,而延续FG路线可以利用现有技术积累和设备资产-3

从技术性能角度分析,FG在某些指标上仍有优势。比如在QLC NAND中,FG架构的编程延迟实际上低于CTF架构-10。随着QLC在AI SSD中需求增长,这一优势可能被放大。

值得注意的是,Solidigm并没有停滞不前,他们的FG技术也在进化。消息称他们正推进约250层堆叠的FG NAND开发,这打破了“FG难以超越200层”的行业成见-3

产品是否落后要看具体指标而非单纯技术路线。在某些性能维度上,FG产品可能反而领先。最终市场会给出答案,而目前看来,保持技术多样性对整个行业健康发展也有益处。

网友提问2:普通消费者购买SSD时,应该关注是FG还是CTF架构吗?这对日常使用有什么实际影响?

对于大多数普通消费者来说,实际上不必过分关注SSD是FG还是CTF架构,这有点像买车时不必深究发动机的具体燃烧室设计。

两种架构在消费级产品中都能提供良好的体验,厂商会通过其他技术手段来确保最终产品达到标称性能。普通用户更应该关注的是那些直接可见的指标:容量、价格、读写速度、耐用性评级和品牌信誉。

实际使用中,两种架构的差异对日常操作的影响微乎其微。无论是启动系统、打开应用程序还是传输文件,用户很难察觉出架构差异带来的性能区别。

不过在某些边缘情况下,架构特点可能会有所体现。例如,FG架构对读写干扰的抗性略好,这可能意味着在极端频繁的写入场景下,数据稳定性理论上稍有优势-10

如果你是企业用户,有特定的工作负载比如高频度数据库操作,或是构建高温环境下的存储系统,那么架构特性可能就需要纳入考量了。但对普通消费者而言,关注品牌、质保和用户评价是更实用的选择标准。

网友提问3:未来FG技术会不会彻底被淘汰?现在学习这方面的知识还有意义吗?

FG技术短期内被彻底淘汰的可能性不大,现在学习相关知识仍然很有意义。技术领域很少出现“彻底淘汰”,更多是应用场景的转移和变化。

从行业现状看,FG技术仍在发展和演进。Solidigm继续投资研发,目标推出250层堆叠的FG NAND产品-3。只要仍有重要厂商坚持且市场有需求,这项技术就会持续存在。

学习FG技术的知识有助于理解存储技术发展的完整脉络。了解FG面临的挑战和解决方案,能帮助我们更好地理解为什么CTF成为主流,以及存储技术发展的内在逻辑。

在专业领域,掌握FG技术知识仍具有实际价值。许多现有系统仍在使用FG架构的存储设备,维护和优化这些系统需要相关知识。存储领域的研究也常需要对比不同技术路线,全面了解是创新的基础。

FG技术的一些创新思路也可能启发其他领域。比如3D垂直FG NAND中的侧壁控制栅设计理念-1,可能为其他半导体器件提供参考。

即使未来某天FG不再是主流生产技术,它作为存储技术发展史上的重要一章,其思想遗产仍将持续影响未来的技术创新。