Создание твердотельных систем хранения данных с использованием интегральных микросхем высокой степени интеграции, произведенных по технологиям трехмерного многокристального корпусирования

Проект опорного вуза ПетрГУ: твердотельные системы хранения данных

06 марта 2019 года
Опорные вузы, отобранные на конкурсе Минобрнауки России в 2016-2017 годах, призваны стать центрами инновационного развития своих регионов. Один из способов решения этой задачи — партнерство вуза с успешными местными компаниями. Какие продукты разрабатывают опорные вузы в рамках подобного сотрудничества?

Примером такого проекта является совместного работа Петрозаводского государственного университета (ПетрГУ) с ведущим российским предприятием в области корпусирования интегральных микросхем «ДжиЭс-Нанотех». С октября 2017 года Петрозаводский опорный вуз вместе с индустриальным партнером реализуют проект «Создание твердотельных систем хранения данных с использованием интегральных микросхем высокой степени интеграции, произведенных по технологиям трехмерного многокристального корпусирования». Проект поддерживается федеральной целевой программой «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы». Востребованность разработок в России Сейчас в России не производят твердотельных накопителей (SSD) и необходимых комплектующих, ориентированных на коммерческий сегмент рынка высокотехнологичного IT-оборудования. Это идет вразрез со стратегией импортонезависимости и импортозамещения, и несет существенные риски замедления развития отраслей народного хозяйства, использующих современные информационные технологии. Совместный проект ПетрГУ и «ДжиЭс-Нанотех» по разработке твердотельных накопителей нацелен на преодоление этой проблемы. Объем хранимой информации всё возрастает, и требуется высокая скорость доступа к ней. Это основной фактор перехода от магнитных (НDD) к твердотельным накопителям (SSD) на основе флеш-памяти типа NAND. Чтобы снизить стоимость хранения данных на SSD, применяются различные технологии увеличения плотности записи: многобитовые ячейки памяти (MLC), трехмерному производство ячеек памяти в кристалле (V-NAND, BiCS) и многокристальное корпусирование кристаллов памяти. Первые два подхода могут быть реализованы только производителями кристаллов NAND-памяти, а таких компаний на данный момент в мире насчитывается лишь четыре: Samsung, Toshiba, SK Hynix, и Micron/Intel. Тогда как этап корпусирования и создания многокристальных модулей может быть реализован для локального производства микросхем памяти и твердотельных накопителей на их основе. Промежуточные результаты проекта В 2018 году на производственных мощностях индустриального партнера ПетрГУ — предприятии «ДжиЭс-Нанотех» — была отработана технология трехмерного многокристального корпусирования микросхем NAND-памяти, которая включает все технологические этапы процесса производства. Отработка технологии непосредственно на промышленном оборудовании индустриального партнера позволяет максимально эффективно внедрить процесс в серийное производство и снижает риски, связанные с доработкой на линии изготовителя.

В результате выполнения проекта были отработаны все технологические операции трехмерного многокристального корпусирования интегральных микросхем памяти, разработаны и изготовлены корпусные образцы микросхем с установленными кристаллами памяти по 2, 4 или 8 кристаллов в стек. После отработки технологического процесса на промышленном оборудовании индустриального партнера были изготовлены партии образцов микросхем памяти и проведены испытания. Они включали электрическое и функциональное тестирование, испытания на влагостойкость (MSL), термоциклирование (TC), а также долговременное хранение при повышенной температуре (HTSL), в соответствии со стандартами JEDEC. На текущем этапе производится разработка и изготовление твердотельных накопителей с использованием произведенных микросхем памяти. Твердотельные накопители изготавливаются в алюминиевом корпусе, имеют форм-фактор 2,5 дюйма и интерфейс SATA3.1, физический объем памяти до 2 Тб и различные варианты резервирования памяти. Также рассматривается безкорпусной вариант изготовления в форм-факторе U.2 с интерфейсом PCI Express, для использования в системах хранения данных. Дальнейшие планы и перспективы сотрудничества В 2019 году планируется продолжить серию испытаний твердотельных накопителей, включая долговременные испытания для подтверждения показателей надежности устройств, а также изготовление и испытания систем хранения данных на основе разработанных твердотельных накопителей, включая разработку соответствующего программного обеспечения. Решение данных задач в совокупности позволит создать первые российские серийные твердотельные накопители и системы хранения данных на их основе. Текущие результаты проекта в 2018 году были продемонстрированы на Петербургской технической ярмарке, Международном форуме «Армия», выставке «Открытые инновации» в Сколково и на других площадках.  Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках соглашения о субсидии № 14.580.21.0009, уникальный идентификатор проекта — RFMEFI58017X0009.

Источник: https://4science.ru/articles/Proekt-opornogo-vuza-PetrGU-tverdotelnie-sistemi-hraneniya-dannih-SSD © 4science