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3D-NAND-Flash: Toshiba liefert TSV-durchkontaktierten Speicher aus

Statt mehrere Chips einzeln mit Drähtchen zu verbinden, werden sie bei Toshibas 3D-Flash-Speicher durch vertikale Stäbchen (TSV) in den Dies verschaltet. Das soll die Effizienz verdoppeln und bis zu 1 TByte pro SSD-Package ermöglichen.

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3D-Flash-Speicher mit TSVs von Toshiba
3D-Flash-Speicher mit TSVs von Toshiba (Bild: Marc Sauter/Golem.de)

Toshiba hat mit dem Verteilen von Prototypen seines TSV- durchkontaktierten 3D-Flash-Speichers begonnen. Erste Muster wurden schon im Juni 2017 an Partner verschickt, im zweiten Halbjahr sollen die Samples für die Produktion von SSDs folgen. Die Serienfertigung hingegen dauert noch ein bisschen länger, einen Termin nannte der Speicherhersteller nicht.

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Bisherige Packages für SSDs bestehen aus bis zu 16 Chips in einem Gehäuse, die einzeln an ihren Außenkanten mit dünnen Drähtchen mit der Platine verbunden werden, das heißt Wire-Bonding. Toshiba hat das bisher auch so gemacht, die neuen Flash-Chips hingegen nutzen TSV. Diese Through Silicon Vertical Interconnects sind salopp ausgedrückt vertikale Stäbchen, die durch die Dies hindurch laufen - daher wird die Technik im Deutschen gerne als Siliziumdurchkontaktierung bezeichnet.

  • Details zu Toshibas TSV-Flash (Foto: Marc Sauter/Golem.de)
  • Details zu Toshibas TSV-Flash (Foto: Marc Sauter/Golem.de)
  • Details zu Toshibas TSV-Flash (Foto: Marc Sauter/Golem.de)
  • Details zu Toshibas TSV-Flash (Foto: Marc Sauter/Golem.de)
Details zu Toshibas TSV-Flash (Foto: Marc Sauter/Golem.de)

Die Fertigung solcher TSV-Stapel ist zwar teurer, die Vorteile sind jedoch bedeutend: Die Gehäuse nehmen mit 18 x 14 mm recht wenig Platz ein, zudem steigt die I/O-Geschwindigkeit auf 1.066 MBit/s und die Energie-Effizienz soll sich laut Toshiba verdoppeln. Derzeit fertigt der Hersteller Packages mit 512 GByte (8 Dies) und 1 TByte (16) Speicherkapazität. Die Dies entstammen der älteren BiCS2-Familie mit 48 Schichten und drei Bits pro Zelle.

Auf dem Flash Memory Summit 2016 hatte Toshiba gesagt, durch TSVs würde die Leistungsaufnahme des Speichers um 45 Prozent sinken - egal ob lesend oder schreibend. Mittelfristig möchte der Hersteller auch 32 statt 16 Dies in einem Package stapeln. So sollen 2,5-Zoll-SSDs mit über 64 und später über 100 TByte Kapazität erscheinen.

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