Zukunft der Flash-Speichertechnologie Bald bringt Samsung den 1-TBit-Chip auf den Markt

Gerd Schauss: »In den nächsten vier bis fünf Jahren wird die herkömmliche Flash-Technologie voraussichtlich nicht an physikalische oder wirtschaftliche Grenzen stoßen.«

Samsung Electronics startet derzeit die Volumenproduktion der ersten NAND-Flash-ICs mit Fertigungsstrukturen im 20-nm-Bereich. Und selbst mit dieser Größenordnung ist das Potenzial der Flash-Technologie längst nicht ausgereizt. Gerd Schauss, Director Market Intelligence & Strategic Business Development EMEA von Samsung Semiconductor Europe, erläutert, wie sich die Technologie in naher Zukunft weiterentwickeln wird.

Markt&Technik: Bereits im nächsten Jahr soll die NAND-Flash-Fertigung von Samsung größtenteils auf einem »20nm Class Prozess« basieren. Welche Speicherkapazitäten werden Sie damit realisieren?

Gerd Schauss: Mit dem Wechsel zum »20nm Class Prozess« ist auch der Übergang zu höheren Integrationsdichten in einem Gehäuse geplant. Deswegen gehen wir davon aus, bereits im nächsten Jahr NAND-Flash-Chips mit einer Speicherkapazität von 512 GBit und 1TBit auf den Markt bringen zu können, die etwa aus 16 übereinander gestapelten 64-GBit-Bausteinen bestehen werden. Weiterhin wird eine neue Interface-Technologie – genannt »Toggle DDR« – die NAND-Performance weiter steigern.

Wird sich die herkömmliche Flash-Technologie noch weiter skalieren lassen oder kommt die Industrie bald an eine Grenze, ab der sich die weitere Skalierung einfach zu aufwändig und zu teuer gestaltet?

Wir gehen davon aus, dass wir in den nächsten vier bis fünf Jahren nicht an physikalische oder wirtschaftliche Grenzen stoßen werden. Nach der Einführung des »20nm Class«-Prozesses in diesem Jahr soll in der zweiten Jahreshälfte 2011 bereits der nächste Shrink erfolgen.

Welche Bedeutung messen Sie der viel diskutierten »Charge Trapping«-Technologie bei?

Diese Technik wird künftig eine wertvolle Rolle im Herstellungsprozess von NAND-Flash-Komponenten spielen. Allerdings verlassen wir uns gegenwärtig noch auf unsere sehr stabile Floating-Gate-Technologie, die - zumindest aus heutiger Sicht - in den nächsten zwei bis drei Jahren eine höhere Ausbeute liefern wird. Nichtsdestotrotz arbeiten wir kontinuierlich parallel an der Optimierung unserer Charge-Trapping-Technologie, um sie dann, wenn der geeignete Zeitpunkt kommt, auch einsetzen zu können.

Glauben Sie, dass momentan ein Umdenken am Flash-Markt stattfindet? Wird es vielleicht mittelfristig nicht mehr nur darum gehen, die größtmögliche Speicherkapazität zum niedrigsten Preis anzubieten, sondern zunehmend auch darum, eine hohe Zuverlässigkeit und Qualität zu garantieren?

Mit dem Erwachsenwerden der NAND-Technologie haben sich in den vergangenen Jahren sehr unterschiedliche Anwendungsgebiete mit jeweils verschiedenen Anforderungsprofilen herauskristallisiert. Und in der Tat sehen wir im schnell wachsenden Segment der hochperformanten, extrem robusten Server-SSDs, deren Wachstum durch die Trends zur Virtualisierung und Cloud Computing und der damit verbundenen Hinwendung zu immer größer werdenden Rechenzentren getrieben ist, lukrative Wachstumschancen. Weil die Daten, die auf einem Server bzw. einem Rechenzentrum gespeichert werden, oftmals »mission-critical« sind, wird dieser Trend den Bedarf an zuverlässigen Single-Level-Cell-basierten SSDs stetig steigen lassen. Außerdem werden Mobiltelefone, deren Code auf NAND-Flash gespeichert ist, auch zukünftig schwerpunktmäßig auf Speichern mit Single-Level-Cell-Technologie basieren. In den extrem preissensitiven Anwendungen, wie Flash-Karten und USB-Sticks, erwarten wir ebenfalls kontinuierliches Wachstum. Weil bei diesen Produkten der Preisdruck auch künftig groß sein wird, steigt der Anteil der NAND-Flash-Speicher basierend auf 3-Bit- und 4-Bit-Architekturen, zumal Aspekte wie die Datensicherheit und die Anzahl der Schreib/Lösch-Zyklen in diesen Anwendungen eine untergeordnete Rolle spielen.

Welche Applikationen werden in diesem und im nächsten Jahr den Bedarf nach Flashspeichern in die Höhe treiben?

Neben den bereits erwähnten SSDs mit den individuellen Ausprägungen für den Consumer-Desktop-PC-Markt, den Notebook-Markt und auch den professionellen Servermarkt sehen wir bei digitalen Consumer-Produkten die Time-Shift-Funktion für IP-TV und Set-Top-Boxen als neuen Wachstumstreiber. Auch wird der USB-3.0 Standard sicherlich dabei helfen, den Markt für USB-Sticks neu zu beleben. Langfristig gesehen hat NAND-Flash auch das Potenzial, mechanische Laufwerke im Automobilbereich zu ersetzen.