東芝記憶體株式會社開發出全新橋接晶片，利用 PAM 4 提升固態硬碟速度和容量

【東京訊】全球記憶體解決方案領導廠商東芝記憶體株式會社，今日宣布成功開發可實現高速、大容量固態硬碟的橋接晶片。該公司利用所開發的小型、低耗電量橋接晶片，比傳統無橋接晶片使用更少的高速訊號線，成功連接更多快閃記憶體晶片。這項成果已發佈於 2 月 20 日在舊金山舉行的 2019 年國際固態電路研討會 (ISSCC 2019)。
在固態硬碟中，多個快閃記憶體晶片需連接至管理運行的控制器。隨著越多快閃記憶體晶片連接至控制器介面，運行速度會下降，因此能夠連接的晶片數量有限。若要提升容量，就必須增加介面的數量，但這會導致連接至控制器的高速訊號線數量過多，使得固態硬碟電路板的配線變得更加困難。
該公司利用可連接控制器和快閃記憶體晶片的橋接晶片 (圖 1) 克服了這個問題，其中包含三種新技術：菊鏈*¹ 連接，以環狀方式連接控制器和橋接晶片；採用 PAM 4*² 的序列通訊；以及抖動 (jitter)*³ 改善技術，不再需要在橋接晶片使用 PLL 電路*⁴。憑藉以上技術，能夠減少橋接晶片的開銷，而且僅需透過幾條高速訊號線，就能高速運行大量的快閃記憶體晶片 (圖 2)。
橋接晶片和控制器的環狀結構，可將橋接晶片需要的收發器數量從兩對減少至一對，縮小橋接晶片的面積。此外，在控制器和菊鏈式橋接晶片之間採用 PAM 4 序列通訊，可降低橋接晶片電路的運行速度和所需效能。全新 CDR*⁵ 可利用 PAM 4 的特性來改善抖動特性，讓橋接晶片中不再需要安裝 PLL 電路，進而達到減少晶片面積和耗電量的效果。
原型橋接晶片採用 28nm CMOS 製程，並以環狀菊鏈方式連接四個橋接晶片與一個控制器，藉此評估成果。經過證實，在 25.6 Gbps 速度下，所有橋接晶片和控制器都擁有良好的 PAM 4 效能，且可達到低於 10^-12 的 BER*⁶。
展望未來，東芝記憶體將進一步加強橋接晶片效能，並減少晶片面積與耗電量，以持續開發前所未見的高速、大容量儲存技術。