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Wafer-Level SSD – Neuer Ansatz zur Herstellung von Massenspeichern bei Kioxia

Shigeo Oshima hat während des online ausgetragenen VLSI Symposium 2020 in einem Vortrag über die Zukunft von Flashspeicher über sogenannte Wafer-Level SSDs gesprochen. Der Chef-Ingenieur des NAND-Flash-Herstellers Kioxia, ehemals Toshiba Memory unterstreicht damit parallel zur Übernahme der SSD-Sparte von Lite-On den Anspruch des Konzerns bei der Entwicklung innovativer Speicherlösungen.

Bisher wurden technische Innovationen bei SSDs vor allem durch zusätzliche Zellebenen wie bei 3D-NAND oder PLC-NAND erreicht, die so die Speicherkapazitäten weiter steigern konnten. Der Herstellungsprozess der verschiedenen NAND-Typen ist jedoch identisch. Im ersten Schritt werden dabei aus einem Silizium-Wafer ähnlich wie bei der CPU- und GPU-Produktion Chips geschnitten. Diese anschließend in ein Chip-Gehäuse gesetzt (Packaging), das dann auf Platinen von SSDs und anderen Speichermedien verbaut wird.

Höhere Geschwindigkeiten durch parallele Nutzung vieler Chips

Das neue von Kioxia vorgestellte Herstellungsverfahren soll einen Großteil des aufwändigen Produktionsprozesses ersetzen, indem der Wafer selbst als SSD verwendet wird. Genutzt werden soll dazu die sogenannte „super multi-probing technology“, die es ermöglicht die Chips auf dem Wafer direkt in einem Computer als Massenspeicher anzusprechen. Derzeit werden Wafer-Prober in der Qualitätskontrolle genutzt, um fehlerhafter Schaltungen frühzeitig aussortieren zu können.

Laut Kioxia sollen die sogenannten Wafer-Level SSDs durch den vereinfachten Produktionsprozess deutlich günstiger in der Herstellung sein und somit Speichermedien mit hunderten Chips ermöglichen, die durch parallele Zugriffe deutlich höhere Geschwindigkeiten bieten als aktuelle High-End-SSDs wie die kürzlich vorgestellte Western Digital Ultrastar DC SN840 NVMe.

Konkrete Details zur verwendeten Technik enthält der japanische Bericht nicht. Es ist jedoch davon auszugehen, dass Wafer-Level-SSDs vor erst nur im professionellen Umfeld zum Beispiel in Rechenzentren genutzt werden. Dies liegt vor allem am Durchmesser der Wafer, der in der Regel bei 30 cm liegt. Im Vergleich zu üblichen 2,5-Zoll SSDs müssten Wafer-Level SSDs also um ein Vielfaches größer sein.

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