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Auf die Wafer Scale Engine folgt die Wafer Level SSD

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kioxia-2020Im vergangenen Jahr sorgte die Wafer Scale Engine (WSE) für einiges an Aufsehen. Die AI-Hardware besteht aus einem riesigen Chip, der natürlich in Bereiche aufgeteilt ist, aber dennoch auf eine Fläche von 46.225 mm² (215 x 215 mm) kommt – also aus einem 300-mm-Wafer besteht.

Auf dem VLSI Symposium 2020 sprach higeo Oshima, Chief Engineer bei Kioxia über eine neuartige Entwicklung im Bereich der SSDs. Der entsprechende Bericht wurde auf MyNavi veröffentlicht. Man arbeite intern an einer Wafer Level SSD getauften Technologie. Bei dieser werden die NAND-Chips, egal ob nun TLC (Triple Level Cell), QLC (Quadruple Level Cell) oder PLC (Penta Level Cell), nicht mehr aus dem Wafer geschnitten, mit einem Package versehen und auf einem PCB verlötet, sondern direkt direkt auf dem Wafer kontaktiert und verwendet.

Eine solche Wafer Level SSD hätte gleich zahlreiche Vorteile, die natürlich nur im Datacenter in dieser Form sinnvoll zur Anwendung kommen können. In der Fertigung könnten einige Schritte in der Herstellung übersprungen werden. Dazu gehört das Schneiden der Wafer, das Packaging und der Bau der eigentlichen SSD. Auch die Kosten für diese Schritte würden eingespart.

Um die hunderte Chips mit den entsprechenden Kontakten zu versorgen, wäre eine komplexe Multi-Probing-Technologie notwendig. Etwas ähnliches verwendet auch Cerebras, um die Kontakte auf der WSE ausführen zu können. Die Kosten für diese initiale Entwicklung und entsprechende Tests dürften erheblich sein. Ab einer gewissen Stückzahl rechnet sich ein solches Verfahren haben.

Neben der Kosten- und Zeitersparnis hätte eine Wafer Level SSD auch den Vorteil einer enormen Leistung. Die Datenrate spielt hier ebenso eine Rolle wie die Millionen an IOPS, die eine solche SSD anbieten könnte. Nicht nur ein Wafer ließe sich als eine superskalierende SSD umsetzen, wenn man gleich mehrere Wafer zusammenbringt (Stacking), würden sich die Leistungswerte und der Skalierungsfaktor weiter verbessern – bis zu einer gewissen Grenze natürlich.

Was KIOXIA hier als Wafer Level SSD in Form eines Konzeptes vorstellt, wird so aber noch lange nicht gesichert den Weg zu einem finalen Produkt finden. KIOXIA befindet sich in einer sehr frühen Phase der Forschung in diesem Sektor. Was Cerebras als WSE umgesetzt hat, ist so aber auch als SSD denkbar. Bis zu einer Marktreife wird sich der SSD-Markt vor allem im Datacenter noch deutlich wandeln. Aktuell arbeiten alle Unternehmen an immer dichter gepackten NAND-Speicherchips und bringt diese in neuartigen Gehäuse unter. Erst kürzlich zeigte KIOXIA eine EDSFF E3.Short-Lösung für Storage-Datacenter.

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