每天学一点：wafer、die、chip的区别

闪存目前应用越来越广泛。SSD固态硬盘也有要替代机械硬盘的架势。那么固态硬盘的组成要件，闪存芯片常用的词汇，wafer、die、chip是什么意思？他们有什么区别呢？

固态硬盘和机械硬盘

Wafer

由于中外翻译的问题，导致大家对晶圆的理解有了问题。今天硬黑科技的小敏就给大家介绍下。Wafer， 中文翻译为为晶圆。下图是一个完整的Wafer，也称之为晶圆。晶圆，由纯硅（Si）构成。一般分为6英寸、8英寸、12英寸规格不等。下图就是晶圆的实物。这里的N英寸，是指晶圆直径的大小，不是精确值，只是大概的尺寸，12英寸大概的直径为300mm。

Nand Flash晶圆

Die

把晶圆切割为若干个小的单位，就是Die。Die不是死亡的意思，我猜测可能和切割dice这个词有关。可悲的是，Die也被翻译为晶圆。实际上我认为翻译为晶片、晶元会比较贴切一些。

Wafer首先经过切割，然后测试，将完好的、稳定的、足容量的die取下，封装形成日常所见的Nand Flash芯片。

Chip

这里的chip，不是薯片，是芯片。下图中排列整齐的部分，就是闪存芯片。

Good Die和Ink Die

那么，在wafer上剩余的，要不就是不稳定，要不就是部分损坏所以不足容量，要不就是完全损坏。部分原厂考虑到质量保证，会将这种die宣布死亡，严格定义为废品全部报废处理。但是也有部分原厂继续封测或者转卖给第三方，继续测试加工，应用到要求次一级的产品上，如U盘，SD卡等。（所以严格、重要、大写入负荷的U盘，SSD，SD卡不可以直接采购电商平台上的消费级产品，否则有可能带来难以预计的灾难后果，而要选择对应的军工级固态硬盘、工业级固态硬盘和企业级固态硬盘，或者高档次、长寿命的高等级固态硬盘。）

如果Die一开始是好的，那么会称之为Good die，如果一开始就判了死刑，那就是Ink Die。品质合格的die切割下去后，原来的晶圆就成了上图的样子，就是挑剩下的Ink Die/downgrade die。

筛选后的wafer

这些残余的die，其实是品质不合格的晶圆。被抠走的部分，也就是黑色的部分，是合格的die，会被原厂封装制作为成品NAND颗粒，而不合格的部分，也就是图中留下的部分则当做废品处理掉。

闪存性能和耐久度不堪入目？别慌，新一代超高性能闪存来了

在闪存容量越来越大的同时，性能成为成本妥协的牺牲品。正如大家看到的历史，从SLC、MLC、TLC直到QLC和未来PLC，NAND闪存的性能、耐久度都会衰减。为了填补闪存和内存之间逐渐拉大的差距，高性能闪存的需求不断增长。

日本网站PC Watch近日整理了铠侠（原东芝存储）在今年2月18日于ISSCC国际固态电路峰会上的演讲内容，披露了大量关于铠侠XL-Flash超高速闪存芯片的信息。

XL-Flash是继英特尔3D XPoint、三星Z-NAND之后的又一个新型高速闪存技术。与3D XPoint所属的PCM技术相比，基于NAND的XL-Flash能随堆叠层数增长提供良好的成本收益。目前公布的信息显示，初代XL-Flash将使用96层堆叠技术，单die容量达到128Gb。

铠侠还将XL-Flash与三星的Z-NAND进行了对比。占据后发优势的XL-Flash在存储密度（Capacity）和写入延迟（tProg）上拥有明显优势，仅读取延迟（tR）比Z-NAND稍大一些。XL-Flash和Z-NAND都有比普通3D TLC闪存强出多倍的性能指标。

XL-Flash使用SLC（1bit/cell）结构，单个Page大小也从3D TLC闪存的16KB降低到4KB，使用16平面结构（8倍于BiCS4 3D TLC）。平面数量的增多缩短了闪存中字线和位线的长度，使闪存访问速度更快。

下图是96层堆叠的3D TLC闪存（左）和XL-Flash（右）对比，XL-Flash中外围电路与硅芯片的比例更大、更复杂。

从基础原理上来说，铠侠推出的XL-Flash并没有脱离它的前身东芝存储在1987年发明的NAND闪存。不过XL-Flash并不是简单的3D SLC闪存，由它制成的固态硬盘性能将明显优于当前固态硬盘的SLC缓存部分，特别是低队列深度下的随机读写IOPS（这部分也是傲腾SSD的魅力）。

XL-Flash将存储单元阵列划分成16个平面，从而令字线延迟时间减少到原有的1/20左右。此外，针对平面接地电位以及温度补偿电路的优化也对降低读取延迟带来帮助。最终的结果是XL-Flash的读取延迟仅有普通3D TLC闪存的5%。

为了提升写入性能，铠侠在XL-Flash中将编程准备时间（PP）缩短到过去的三分之一，并优化编程和验证的操作顺序，使得原本需要200至300μs的编程时间缩短到75μs。

普通消费者不一定关心技术的具体实现方法，但也有好消息带给大家，铠侠对XL-Flash超高性能闪存采取了较为开放的态度（而不是像傲腾和Z-SSD那样封闭），这意味着可以有众多的主控去支持它，从而产生更加丰富的终端产品。根据之前的消息，XL-Flash闪存将在今年内完成出样。

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