<ruby id="x51xx"><ruby id="x51xx"><b id="x51xx"></b></ruby></ruby>

      從閃存卡到SSD硬盤,存儲芯片是如何發展起來的?
      發布日期:2022-10-17 點擊:41
      DRAM屬于易失性存儲器,也就是大家常說的內存。今天,我們再來看看半導體存儲的另一個重要領域,也就是非易失性存儲器(也就是大家熟悉的閃存卡、U盤、SSD硬盤等)。

      我在“半導體存儲的zui強科普(鏈接)”那篇文章中,給大家介紹過,早期時候,存儲器分為ROM(只讀存儲器)和RAM(隨機存取存儲器)。后來,才逐漸改為易失性存儲器和非易失性存儲器這樣更嚴謹的稱呼方式。

      █1950s-1970s:從ROM到EEPROM

      我們從ROM開始說起。

      ROM的準確誕生時間,在現有的資料里都沒有詳細記載。我們只是大概知道,上世紀50年代,集成電路發明之后,就有了掩模ROM。

      掩模ROM,是傳統ROM,全稱叫做掩模型只讀存儲器(MASK ROM)。

      這種傳統ROM是直接把信息“刻”進存儲器里面,完全寫死,只讀,不可擦除,更不可修改。它的靈活性很差,萬一有內容寫錯了,也沒辦法糾正,只能廢棄。

      后來,到了1956年,美國Bosch Arma公司的華裔科學家周文?。╓en Tsing Chow),正式發明了PROM(Programmable ROM,可編程ROM)。

      當時,Bosch Arma公司帶有軍方背景,主要研究導彈、衛星和航天器制導系統。

      周文俊發明的PROM,用于美國空軍洲際彈道導彈的機載數字計算機。它可以通過施加高壓脈沖,改變存儲器的物理構造,從而實現內容的一次修改(編程)。

      后來,PROM逐漸出現在了民用領域。

      一些新型的PROM,可以通過專用的設備,以電流或光照(紫外線)的方式,熔斷熔絲,達到改寫數據的效果。

      這些PROM,被大量應用于游戲機以及工業控制領域,存儲程序編碼。

      1959年,貝爾實驗室的工程師Mohamed M. Atalla(默罕默德·阿塔拉,埃及裔)與Dawon Kahng(姜大元,韓裔)共同發明了金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)。

      MOSFET發明后,被貝爾實驗室忽視。又過了很多年,1967年,姜大元與Simon Min Sze(施敏,華裔)提出,基于MOS半導體器件的浮柵,可用于可重編程ROM的存儲單元。

      這是一個很重要的發現。后來的事實證明,MOSFET是半導體存儲器存儲單元的重要基礎元件,可以說是奠基性技術。

      當時,越來越多的企業(摩托羅拉、英特爾、德州儀器、AMD等)加入到半導體存儲的研究中,嘗試發明可以重復讀寫的半導體存儲,提升PROM的靈活性。

      正是基于MOSFET的創想,1971年,英特爾公司的多夫·弗羅曼(Dov Frohman,以色列裔),率先發明了EPROM(user-erasable PROM,可擦除可編程只讀存儲器)。

      EPROM可以通過暴露在強紫外線下,反復重置到其未編程狀態。

      同樣是1971年,英特爾推出了自己的2048位EPROM產品——C1702,采用p-MOS技術。

      C1702

      不久后,1972年,日本電工實驗室的Yasuo Tarui、Yutaka Hayashi和Kiyoko Naga,共同發明了EEPROM(電可擦除可編程ROM)。

      █1980~1988:FLASH閃存的誕生

      從ROM發展到EEPROM之后,非易失性存儲技術并沒有停止前進的腳步。

      當時,EEPROM雖然已經出現,但仍然存在一些問題。主要的問題,就是擦除速度太慢。

      1980年,改變整個行業的人終于出現了,他的名字叫舛岡富士雄(Fujio Masuoka,“舛”念chuǎn)。

      舛岡富士雄是日本東芝(Toshiba)公司的一名工程師。他發明了一種全新的、能夠快速進行擦除操作的浮柵存儲器,也就是——“simultaneously erasable(同步可擦除) EEPROM”。

      這個新型EEPROM擦除數據的速度很快,舛岡富士雄的同事根據其特點,聯想到照相機的閃光燈,于是將其取名為FLASH(閃存)。

      遺憾的是,舛岡富士雄發明Flash閃存后,并沒有得到東芝公司的充分重視。東芝公司給舛岡富士雄發了一筆幾百美金的獎金,然后就將這個發明束之高閣。

      原因很簡單。這一時期,日本DRAM正強勢碾壓美國,所以,東芝公司想要繼續鞏固DRAM的紅利,不打算深入推進Flash產業。

      1984年,舛岡富士雄在IEEE國際電子元件會議上,正式公開發表了自己的發明(NOR Flash)。

      在會場上,有一家公司對他的發明產生了濃厚的興趣。這家公司,就是英特爾。


      英特爾非??粗谾LASH技術的前景。會議結束后,他們拼命打電話給東芝,索要FLASH的樣品。收到樣品后,他們又立刻派出300多個工程師,全力研發自己的版本。

      1986年,他們專門成立了研究FLASH的部門。

      1988年,英特爾基于舛岡富士雄的發明,生產了一款商用型256KB NOR Flash閃存產品,用于計算機存儲。

      1987年,舛岡富士雄繼NOR Flash之后,又發明了NAND Flash。1989年,東芝終于發布了世界上一個NAND Flash產品。

      NOR是“或非(NOT OR)”的意思,NAND是“與非(NOT AND)”的意思。這樣的命名和它們自身的基礎架構有關系。

      如下圖所示,NOR Flash是把存儲單元并行連到位線上。而NAND Flash,是把存儲單元串行連在位線上。


      架構對比

      NOR Flash存儲器,可以實現按位隨機訪問。而NAND Flash,只能同時對多個存儲單元同時訪問。

      對于NOR Flash,如果任意一個存儲單元被相應的字線選中打開,那么對應的位線將變為 0,這種關系和“NOR門電路”相似。

      而NAND Flash,需要使一個位線上的所有存儲單元都為 1,才能使得位線為 0,和 “NAND門電路”相似。

      看不懂?沒關系,反正記?。篘AND Flash比NOR Flash成本更低。(具體區別,可以參考:關于半導體存儲的zui強入門科普。)

      █1988~2000:群雄并起,逐鹿Flash

      FLASH(閃存)產品出現后,因為容量、性能、體積、可靠性、能耗上的優勢,獲得了用戶的認可。英特爾也憑借其先發的閃存產品,取得了產業優勢,賺了不少錢。

      搞笑的是,在英特爾公司取得成功后,東芝不僅沒有反省自己的失誤,反而聲稱FLASH是英特爾公司的發明,不是自家員工舛岡富士雄的發明。

      直到1997年,IEEE給舛岡富士雄頒發了特殊貢獻獎,東芝才正式改口。

      這把舛岡富士雄給氣得不行,后來(2006年),舛岡富士雄起訴了公司,并索要10億日元的補償。他和東芝達成了和解,獲賠8700萬日元(合75.8萬美元)。

      1988年,艾利·哈拉里(Eli Harari)等人,正式創辦了SanDisk公司(閃迪,當時叫做SunDisk)。


      1989年,SunDisk公司提交了系統閃存架構專利(“System Flash”),結合嵌入式控制器、固件和閃存來模擬磁盤存儲。這一年,英特爾開始發售512K和1MB NOR Flash。

      1989年,閃存行業還有一件非常重要的事情,在以色列,有一家名叫M-Systems的公司誕生。他們提出了閃存盤的概念,也就是后來的閃存SSD硬盤。

      進入1990年代,隨著數碼相機、筆記本電腦等市場需求的爆發,FLASH技術開始大放異彩。

      1991年,SunDisk公司推出了世界上基于FLASH閃存介質的ATA SSD固態硬盤(solid state disk),容量為20MB,尺寸為2.5英寸。


      東芝也開始發力,陸續推出了全球4MB和16MB的NAND Flash。

      1992年,英特爾占據了FLASH市場份額的75%。排在di二位的是AMD,只占了10%。除了他倆和閃迪之外,行業還陸續擠進了SGS-Thomson、富士通等公司,競爭開始逐漸變得日趨激烈。

      這一年,AMD和富士通先后推出了自己的NOR Flash產品。閃存芯片行業年收入達到2.95億美元。

      1993年,美國蘋果公司正式推出了Newton PDA產品。它采用的,就是NOR Flash閃存。

      1994年,閃迪公司di一個推出CF存儲卡(Compact Flash)。當時,這種存儲卡基于Nor Flash閃存技術,用于數碼相機等產品。

      1995年,M-Systems發布了基于NOR Flash的閃存驅動器——DiskOnChip。

      1996年,東芝推出了SmartMedia卡,也稱為固態軟盤卡。很快,三星開始發售NAND閃存,閃迪推出了采用MLC串行NOR技術的張閃存卡。

      1997年,手機開始配置閃存。從此,閃存繼數碼相機之后,又打開了一個巨大的消費級市場。

      這一年,西門子和閃迪合作,使用東芝的NAND Flash技術,開發了有名的MMC卡(Multi Media Memory,多媒體內存)。

      1999年8月,因為MMC可以輕松盜版音樂,東芝公司對其進行了改裝,添加了加密硬件,并將其命名為SD(Secured Digital)卡。

      后來,又有了MiniSD、MicroSD、MS Micro2和Micro SDHC等,相信70后和80后的小伙伴一定非常熟悉。

      整個90年代末,受益于手機、數碼相機、便攜式攝像機、MP3播放器等消費數碼產品的爆發,FLASH的市場規模迅猛提升。當時,市場一片繁榮,參與的企業也數量眾多。其中,具競爭力的,是三星、東芝、閃迪和英特爾。

      2000年,M-Systems和Trek公司發布了世界上di一個商用USB閃存驅動器,也就是我們非常熟悉的U盤。

      它還有一個名字,叫拇指驅動器

      當時,U盤的專利權比較復雜,多家公司聲稱擁有其專利。中國的朗科,也在1999年獲得了U盤的基礎性專利。

      █2000~2012:NAND崛起,NOR失勢

      90年代末,NAND Flash就已經開始崛起。進入21世紀,崛起的勢頭更加迅猛。

      2001年,東芝與閃迪宣布推出1GB MLC NAND。閃迪自己也推出了NAND系統閃存產品。

      2004年,NAND的價格基于同等密度降至DRAM之下。巨大的成本效應,開始將計算機推進閃存時代。

      2007年,手機進入智能機時代,再次對閃存市場技術格局造成影響。

      此前的功能機時代,手機對內存的要求不高。NOR Flash屬于代碼型閃存芯片,憑借NOR+PSRAM的XiP架構(XiP,Execute In Place,芯片內執行,即應用程序不必再把代碼讀到系統RAM中,而是可以直接在Flash閃存內運行),得到廣泛應用。

      進入智能機時代,有了應用商店和海量的APP,NOR Flash容量小、成本高的缺點就無法滿足用戶需求了。

      于是,NOR Flash的市場份額開始被NAND Flash大量取代,市場不斷萎縮。

      2008年左右,從MMC開始發展起來的eMMC,成為智能手機存儲的主流技術。

      eMMC即嵌入式多媒體卡(embedded Multi Media Card),它把MMC(多媒體卡)接口、NAND及主控制器都封裝在一個小型的BGA芯片中,主要是為了解決NAND品牌差異兼容性等問題,方便廠商快速簡化地推出新產品。

      后來,2011年,UFS(Universal Flash Storage,通用閃存存儲)1.0標準誕生。UFS逐漸取代了eMMC,成為智能手機的主流存儲方案。當然了,UFS也是基于NAND FLASH的。

      SSD硬盤那邊就更不用說了,基本上都是采用NAND芯片。

      2015年左右,三星、鎂光、Cypress等公司,都逐步退出了NOR Flash市場,專注在NAND Flash領域進行搏殺。

      █2012~現在:閃存行業的現狀

      市場壟斷格局的形成

      2011年之后,整個閃存行業動蕩不安,收購事件此起彼伏。

      那一時期,LSI收購Sandforce、閃迪收購IMFT、 蘋果收購Anobit、Fusion-io收購IO Turbine。2016年,發生了一個更重磅的收購——西部數據收購了閃迪。

      通過整合并購,NAND Flash市場的玩家越來越少。

      形成了由三星、鎧俠(東芝)、西部數據、鎂光、SK 海力士、Intel等巨頭的集中型市場。直到現在,也是如此。

      在NAND閃存市場里,這些巨頭的份額加起來,超過95%。其中,三星的市場份額是高的,到達了33-35%。


      3D NAND時代的到來

      正如之前DRAM那篇文章所說,到了2012年左右,隨著2D工藝制程逐漸進入瓶頸,半導體開始進入了3D時代。NAND Flash這邊,也是如此。

      2012 年,三星正式推出了di一代 3D NAND閃存芯片。隨后,閃迪、東芝、Intel、西部數據紛紛發布3D NAND產品。閃存行業正式進入3D時代。

      此后,3D NAND技術不斷發展,堆疊層數不斷提升,容量也變得越來越大。

      3D NAND存在多種路線。以三星為例,在早期的時候,三星也研究過多種3D NAND方案。他們選擇量產的是VG垂直柵極結構的V-NAND閃存。

      目前,根據媒體的消息,三星已經完成了第八代V-NAND技術產品的開發,將采用236層3D NAND閃存芯片,單顆Die容量達1Tb,運行速度為2.4Gb/秒。

      三星的市場份額大,但他們的層數并不是多的。

      今年5月份,鎂光已經宣布推出232層的3D TLC NAND閃存,并準備在2022年末開始生產。韓國的SK海力士,更是發布了238層的產品。

      NOR迎來第二春

      再來說說NOR Flash。

      前面我們說到,NOR Flash從2005年開始逐漸被市場拋棄。

      到2016年,NOR Flash市場規模算是跌入了谷底。

      誰也沒想到,否極泰來,這些年,NOR Flash又迎來了新的生機。

      以TWS耳機為代表的可穿戴設備、手機屏幕顯示的AMOLED(有源矩陣有機發光二極體面板)和TDDI(觸屏)技術,以及功能越來越強大的車載電子領域,對NOR Flash產生了很大的需求,也帶動了NOR Flash市場的強勁復蘇。

      從2016 年開始,NOR Flash市場規模逐步擴大。

      受此利好影響,加上很多大廠此前已經放棄或縮減了NOR Flash規模(鎂光和Cypress持續減產),所以,一些第二梯隊的企業獲得了機會。

      其中,就包括中國臺灣的旺宏、華邦,還有中國大陸的兆易創新。這三家公司的市場份額,約占26%、25%、19%,加起來的話,超過70%。

      █FLASH閃存的國產化

      在國產化方面,NAND Flash值得一提的是長江存儲。



      長江存儲于2016年7月26日在武漢新芯集成電路制造有限公司的基礎上正式成立,主要股東包括中國集成電路產業投資基金和紫光集團、湖北政府等,致力于提供3D NAND閃存設計、制造和存儲器解決方案的一體化服務。

      2020 年,長江存儲宣布128層TLC/QLC兩款產品研發成功, 且推出了致鈦系列兩款消費級SSD新品。



      建議大家支持國產

      2021年底,長江存儲就已經達到了每月生產10萬片晶圓的產能。截止2022年上半年,已完成架構為128層的NAND量產。

      目前,長江存儲正在努力挑戰232層NAND,爭取盡快縮小制程差距,追趕國際大廠。

      NOR Flash方面,剛才已經提到了兆易創新(GigaDevice)。


      兆易創新成立于2005年,是一家以中國為總部的全球化芯片設計公司。2012年時,他們就是中國大陸地區大的代碼型閃存芯片本土設計企業。

      目前,他們在NOR Flash領域排名世界第三。2021年,兆易創新的存儲芯片出貨量大約是32.88億顆(主要是NOR Flash),位居全球第二。

      █結語

      近年來,如大家所見,隨著FLASH芯片價格的不斷下降,個人家庭及企業用戶開始大規模采用閃存,以及SSD硬盤。SSD硬盤的出貨量,逐漸超過HDD機械硬盤。存儲介質的更新換代,又進入新的高峰。

      未來,閃存的市場占比將會進一步擴大。在這樣的趨勢下,不僅我們個人和家庭用戶的存儲使用體驗將會變得更好,整個社會對存力的需求也可以得到進一步的滿足。

      半導體存儲,將為全人類的數字化轉型發揮更大的作用。

      好啦,今天的文章就到這里,感謝大家的耐心觀看!
      13859082070
      宅男噜噜噜66网站在线观看,国产精品女A片爽爽视频,国产宅男宅女精品A片_国产 亚洲女初尝黑人巨高清 新婚人妻扶着粗大强行坐下 国产精品亚洲А∨天堂123 性欧美极品XXXX欧美 被窝影院午夜无码国产 爱情岛永久论坛亚洲品质 RYLSKYART人体欣赏 18禁勿入免费网站入口不卡 国产CHINESEHDXXXX 国产成人无码A区在线观看视频 精品国产综合区久久久久久 久久亚洲国产最新网站之一 中文字幕精品一区二区精品 mm131美女爱做视频在线看 十八禁男男腐啪GV肉真人视频 国产成人亚洲综合色婷婷秒播 亚洲精品欧美精品日韩精品 日韩 另类 综合 自拍 亚洲 粉嫩METART女人下部 亚洲中文字幕无码第一区 337P日本欧洲亚洲大胆色噜噜 凹厕所XXXXBBBB偷拍视频 十四以下岁毛片带血A级 久久久久精品国产亚洲AV麻豆 乌克兰女人大白屁股ASS 人妻少妇偷人精品视频 无码高潮少妇毛多水多水 午夜国产精品无码视频 最刺激的乱惀小说合集 男女啪啪激烈高潮喷出GIF免费 亚洲欧洲日产国码无码AV喷潮 男女猛烈XX00动态图 国产热の有码热の无码视频 么公的好大好深好爽想要 欧美XXXX做受欧美 18禁止进入1000部高潮网站 欧美性XXXX极品少妇 Chinese国产AVvideoXXXX实拍 精品人妻少妇一区二区三区 在线亚洲人成电影网站色WWW 性动态图AV无码专区动图 扒开粉嫩的小缝喷白浆H 亚洲国产日本韩国欧美MV 大伊香蕉在线精品视频 YIN荡的护士乳在办公室揉 亚洲A∨无码男人的天堂 中国女人内谢69XXXX视频软件短片 性饥渴艳妇K8经典 激情图片激情小说 成 人 黄 色 网站在线播放 50妺妺窝人体色www图片 亚洲色播爱爱爱爱爱爱爱 黑人巨大精品欧美一区二区 GOGO专业大尺度亚洲高清人体 欧美13一14娇小XXXX 女人下面被添图片A片 婷婷色丁香五月激情综合 欧美疯狂XXXXBBBB喷水 成年无码按摩AV片在线观看 越猛烈欧美XX00动态图 <文本链> <文本链> <文本链> <文本链> <文本链> <文本链>