BiCS FLASH是鎧俠自主研發的3D NAND閃存技術品牌,也是目前全球主流存儲芯片的核心技術路線之一。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,突破傳統2D NAND的物理微縮極限。
在芯片有限的面積內平地起高樓,讓鎧俠BiCS FLASH創造了許多可能性。如今,第八代BiCS FLASH在行業內廣受好評,第九代與第十代BiCS FLASH在今年內蓄勢待發。現在不妨讓我們花一點時間,了解第八代BiCS FLASH,第九代與第十代BiCS FLASH一些有意思的細節,看看BiCS FLASH是如何演進的。
廣受好評的第八代BiCS FLASH
鎧俠第八代BiCS FLASH是2024年量產的里程碑產品,能過做到218層堆疊,并且憑借著優秀的橫向縮放技術,其位密度達到18.3Gb/mm2,在行業同一代產品中屬于佼佼者。不僅如此,第八代BiCS FLASH率先做到了3.6Gbps的接口速度,也是同一時期行業領先水平,也進而幫助UFS 4.1、高性能企業級和數據中心級SSD獲得更好的性能和功耗表現,在業內廣受好評。
而第八代BiCS FLASH真正的突破不局限于層數堆疊和密度提升,引入的CMOS直接鍵合到陣列架構(CMOS Directly Bonded to Array, CBA)讓第八代BiCS FLASH產生了質變,并進一步影響后續第九代和第十代BiCS FLASH快速進化。

傳統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,因此統一制造時,只能相互包容,尋找其中的溫度平衡點,從而導致工藝相互制約。CBA架構的優勢是將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化的晶圓上完成工藝,再通過高精度晶圓鍵合技術貼合,從而實現各司其職、協同優化,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電路獨立采用更先進制程,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獲得如此優秀的表現。
不僅如此,QLC技術作為第八代BiCS FLASH其中一個重要分支,也實現了大規模成熟量產,從而做到單Die 2Tb,配合32Die封裝堆疊,造就了256TB級別的企業級SSD產品,為時下熱門的AI算力提供海量的KV Cache,僅單盤容量就獲得過去數塊SSD才能實現的效果。
目前第八代BiCS FLASH不僅廣泛應用于友商的產品中,同時也在鎧俠自由品牌的產品廣泛普及,包括高達245.76TB容量的鎧俠LC9系列,用于端側的BG7系列,用于數據中心和企業級的CD9P系列,以及已經在高端手機中投入使用的鎧俠UFS 4.1產品。

雙軌并行,加速發展
隨著行業快速發展,特別是AI對存儲需求出現井噴,單一的芯片設計很難滿足成本、制造周期、供貨等復雜環境需求。因此鎧俠同時推出了第九代與第十代 BiCS FLASH,兩者并非相互升級替代關系,而是雙軌并行,解決不同的行業需求。
簡單的說第九代BiCS FLASH側重成熟產能優化,第十代BiCS FLASH追求密度與性能的極限突破。
第九代的核心任務是將CBA架構的產能和成本優勢最大化,它延續成熟的存儲單元技術,整合最新CMOS工藝,通過CBA技術配合成熟產線,實現高性能。這與行業著名的“Tick-Tock”策略有點類似,通過現有產線和技術的再優化,結合CBA技術,以及最新的CMOS邏輯單元,就能在短期內獲得更好的收益。
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,為主流企業級SSD、智能手機UFS及邊緣計算提供穩定、可大規模供貨的解決方案。
第十代BiCS FLASH則是探索存儲前沿技術的全新產品,可以將其看成鎧俠面向AI時代存儲的重要產品線。第十代BiCS FLASH堆疊層數來到332層,總層數增加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 和獨立命令地址協議(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,數據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品,為AI數據中心對低延遲、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,而是精準匹配不同場景需求的互補策略。第九代BiCS FLASH面向移動終端、客戶端 SSD 等對產能、可靠性和成本敏感的市場,讓高端存儲技術更具普及性;第十代BiCS FLASH則專攻 AI 訓練、科學計算及超大規模數據中心,以更高密度和帶寬滿足存儲級內存與海量數據攝取的需求,從而推進高性能企業級SSD,UFS 5.0等產品升級。
鎧俠正積極將BiCS FLASH技術與AI基礎設施存儲方案融合,推出符合NVIDIA Storage-Next架構產品,加速產業生態發展。不僅如此,更具前瞻性的XL-FLASH產品也再度提升了性能,鎧俠近期發布的GP系列SSD擁有超高IOPS,進而成為HBM之外另一種高效擴展成的可選項。
可以這么說,第八代BiCS FLASH通過CBA架構解決了存儲密度與外圍電路性能相互制約的行業痛點,第九代和第十代BiCS FLASH不僅延續了CBA架構優勢,也滿足了更為復雜的市場環境需求。同時,這也少不了行業內合作伙伴的共同努力,鎧俠也將持續推進BiCS FLASH技術升級,與行業伙伴一起,探尋更多存儲與AI的可能性。

