232层3D闪存芯片来了：单片容量2TB，传输速度提高50%

Pine 发自 凹非寺

量子位 | 公众号 QbitAI

美光继上次抢先推出176层3D NAND后，近日又率先推出全球首款232层NAND。

△图源美光科技

说起来，跟NAND层数较劲这事儿，并不是美光一家在做。

比如美光的老对手三星，相关研究中心也聚焦在层数上：此前，三星曾抢先业界公布了第八代V-NAND的细节，堆栈层数超过200层。

所以这样“堆高高”，究竟能给芯片性能带来多大的提升？

堆栈层数就像盖楼房

层数越高，NAND闪存可具有的容量就越大。

可以做这样一个简单的比喻：

在一个人满为患的城市，这里的房地产价格昂贵，向外扩展成本很大，唯一的办法是通过增加楼层以支持不断增长的人口，这里的楼层就相当于NAND层。

同样的，停车场和一些基础设施主要位于建筑物下方，以提高空间效率，这相当于最底下的CMOS层。

将NAND的位单元阵列堆叠到更多层中，可在每平方毫米硅片上提供更多存储位，从而实现更高的密度和更低的成本。

3D NAND把解决思路从单纯提高制程工艺转变为堆叠多层，成功解决了平面NAND在增加容量的同时性能降低的问题，实现容量、速度、能效及可靠性等全方位提升。

△图源美光科技

和三星等其他竞争芯片相比，美光新的技术将每单位面积存储的比特密度提高了一倍，每平方毫米封装14.6Gb。

它的1TB芯片被捆绑在2TB的封装中，每个封装的边长都不超过一厘米，可以存储大约两周时长的4K视频。

此外，美光还对芯片的最底层进行了改进，最底下的CMOS层由逻辑和其他电路组成，这些电路负责控制读写操作以及尽可能快速有效地在芯片内外获取数据。

美光优化了其数据传输路径，降低芯片输入和输出的电容，将数据传输速率提高了50%，达到2.4Gb/s。

层数的较量

自从NAND 闪存进入3D时代，堆栈层数犹如摩天大楼一样越来越高，从最初的24/32层一路堆到了现在的176层甚至232层。

层数的较量是整个行业的竞争，三星、美光、SK海力士等企业都致力于层数的突破。

三星是NAND闪存的龙头企业，3D NAND就源于三星。

2013年，三星设计了一种垂直堆叠单元的方法，它将单元集中在单个楼层（类似高层公寓）上，这也是全球首个3D单元结构“V-NAND”，当年可以实现24层堆叠。

此后，三星不断更新技术和扩增产业线，10年间推出了7代产品，以维护自己在NAND闪存市场的地位。

2020年，三星推出了176层的第七代“V-NAND”，它采用了“双堆栈”技术，不是一次性蚀刻所有层，而是将它们分成两部分，然后一层一层堆叠。

因此，第七代V-NAND相较于与第六代的100层，其单元体积减少了35％，它可以在不增加高度的情况下将层数增加到176，同时还可以降低功耗，使效率提高16％。

不过，虽然三星曾抢先公布了第八代V-NAND的细节，称其堆栈层数会超过200层，但这回率先量产200+层闪存的却是美光。

值得一提的是，在此次美光发布的232层3D闪存芯片中，NAND的堆栈技术并不是首创，而是与三星第七代一样采用“双堆栈”技术。

也就是说，将232层分成两部分，每个部分116层，这些层的堆叠是从一个深而窄的孔开始，通过导体和绝缘体的交替层蚀刻。

然后用材料填充孔并加工形成器件的比特存储部分。蚀刻和填充穿过所有这些层的孔的能力是该技术的关键限制。

△图注：图源美光科技

目前，国产芯片企业长江存储的第三代QLC 3D NAND闪存实现了128层堆叠。

对于层数的较量，网友也抱有很乐观的态度：

增加层数几乎不会带来新的问题。

参考链接：[1] https://spectrum.ieee.org/micron-is-first-to-deliver-3d-flash-chips-with-more-than-200-layers[2] https://news.ycombinator.com/item?id=32243862[3] https://ee.ofweek.com/2021-12/ART-8320315-8110-30538953.html

— 完 —

量子位 QbitAI · 头条号签约

关注我们，第一时间获知前沿科技动态

终于快来了！三星量产第8代V-NAND闪存：传输速度提升一倍

从本月开始，各家厂商将会陆续发布PCIe 5.0 SSD固态盘，同时带来更多新技术和优惠。近日，三星官方宣布开始量产236层3D NAND闪存芯片，并将其命名为第8代V-NAND。

（图片来源：三星电子官方网站）

据小雷了解，新一代存储芯片能够达到2400MTps的传输速度，相比上一代提升了1.2倍，可以制造传输速度超过12GBps的消费级SSD。据介绍，第8代V-NAND可以提供1Tb（128GB）的方案，三星电子没有公布IC的实际密度，不过他们称其是业界最高的比特密度。

（图片来源：三星电子中国官方网站）

目前三星官方还未发布实际的产品，不过距离新品发布已经不远了。值得一提的是，虽然存储容量变得更大，但是第8代V-NAND的厚度依旧控制在合理水平，封装512GB容量也不会超过0.8mm。

与目前同容量的闪存芯片相比，第8代V-NAND的单晶生产率提高了20%，能够满足PCIe 4.0甚至是PCIe 5.0的性能要求。单晶生产率的提升意味着生产成本进一步降低，后续大家或许可以买到相同容量下更便宜的固态硬盘。

（图片来源：三星电子中国官方网站）

事实上，不只有三星一家，像东芝、西数、SK海力士等厂商都在大力研发3D NAND技术，以此来拉开与竞争者的差距，从而占据大部分市场份额。就目前而言，三星的3D NAND技术已经完成了全面领先，希望后续其他厂商能够加把劲，争取早日追上三星。

对想购买固态硬盘的用户来说，完全可以等等看，毕竟做等等党“永远不亏”，预计后面还会有更多新品上市。可以预见的是，存储厂商的“内卷”才刚刚开始，未来还会有更多容量大且便宜的固态硬盘。

（封面图来源：三星电子中国官方网站）

相关问答

不能。nand堆叠的是存储颗粒,功能简单,主要是通过改变自身的磁性状态来记录写入的内容。CPU上面大部分都是逻辑电路,而非颗粒这么简单,而且不同逻辑单元之...