次世代NANDフラッシュは176層とQLCでコストを大幅に削減：福田昭のストレージ通信（179） アナリストが語る不揮発性メモリの最新動向（6）（1/2 ページ）

今回は、次世代の3D NANDフラッシュについて解説する。次世代3D NANDフラッシュでは、176層の高層化と、QLC（quadruple level cell）方式の多値化が主流になる。

[福田昭，EE Times Japan]

100層を超える高密度3D NANDの量産が本格化

　フラッシュメモリとその応用に関する世界最大のイベント「フラッシュメモリサミット（FMS：Flash Memory Summit）」が2020年11月10日〜12日に開催された。FMSは2019年まで、毎年8月上旬あるいは8月中旬に米国カリフォルニア州サンタクララで実施されてきた。COVID-19（新型コロナウイルス感染症）の世界的な大流行（パンデミック）による影響で、2020年のFMS（FMS 2020）は開催時期が3カ月ほど延期されるとともに、バーチャルイベントとして開催された。

　FMSは数多くの講演と、展示会で構成される。その中で、フラッシュメモリを含めた不揮発性メモリとストレージの動向に関するセッション「C-9: Flash Technology Advances Lead to New Storage Capabilities」が興味深かった。このセッションは4件の講演があり、その中でアナリストによる3件の講演が特に参考になったので、講演の概要をご紹介する。

　なお講演の内容だけでは説明が不十分なところがあるので、本シリーズでは読者の理解を助けるために、講演の内容を適宜、補足している。あらかじめご了承されたい。

　本シリーズの前々回から、半導体メモリのアナリストであるMark Webb氏の「Flash Memory Technologies and Costs Through 2025（フラッシュメモリの技術とコストを2025年まで展望する）」と題する講演の概要をご紹介している。前々回は、3D NANDフラッシュメモリ（以降は「3D NANDフラッシュ」と表記）大手の近況を、前回は中国の3D NANDフラッシュベンチャー、YMTC（Yangtze Memory Technologies Co., Ltd.）の現状を報告した。今回は、次世代あるいは近未来の3D NANDフラッシュの姿を解説しよう。

講演の目次。今回は目次の2番目から3番目（前半）に関する講演部分をご説明する。出典：FMS 2020の講演「Flash Memory Technologies and Costs Through 2025」の配布資料（クリックで拡大）

現世代の「128層」から次世代は「176層」へと高層化

　2021年の後半までに、全ての大手ベンダーは100層（ワード線の積層数）を超える3D NANDフラッシュの量産を立ち上げるとアナウンスしている。112層、128層、144層などの積層数を実現した超高層3D NANDフラッシュだ（前々回に詳しい）。現世代をひとくくりにすると「128層（128L）」世代と呼べる。

　次世代は「176層（176L）」というのが業界の共通認識になりつつある。メモリセルアレイの記憶密度は128層に比べ、1.3倍強に増える。もちろん実際には176層だけというわけではない。NANDフラッシュメーカーは製造コストや歩留まり、性能などを勘案して具体的な積層数を決めることになる。

　新世代が登場する周期は1年（12カ月）から2年（24カ月）、標準では1年半（18カ月）である。176層のさらに先は、商業的に可能な積層数としては256層（256L）が見えている。

　メモリセルのデータ記憶技術には、フローティングゲート技術とチャージトラップ技術がある。大手メーカーのほとんどはチャージトラップ技術を採用している。フローティングゲート技術を唯一採用しているIntelは、SK hynixに3D NANDフラッシュ事業を売却することが正式に決まった（参考記事：「Intel、SK hynixにNANDメモリ事業を90億ドルで売却へ）。SK hynixはフローティングゲート技術で今後2世代から3世代は開発を継続すると表明しているものの、同社がフローティングゲート技術に見切りをつける事態は覚悟しておく必要がある。

次世代3D NANDフラッシュメモリの動向。出典：FMS 2020の講演「Flash Memory Technologies and Costs Through 2025」の配布資料（クリックで拡大）