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nand颗粒种类闪存颗粒到底是何物？浅析闪存及制程

发布时间 : 2025-04-04

作者 : 小编

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闪存颗粒到底是何物？浅析闪存及制程

如果用一个词来描述2016年的固态硬盘市场的话，那么闪存颗粒绝对是会被提及的一个关键热词。在过去的2016年里，围绕着闪存颗粒发生了一系列大事，包括闪存颗粒的量产引发固态涨价，闪存颗粒的制程问题引发的厂商竞争，以及“日经贴”般的MLC/TLC颗粒的优劣问题。

那么，到底什么是闪存颗？2D NAND和3D NAND之间又有哪些区别和联系？下面，我们一一来解读。

闪存颗粒到底是什么？

闪存颗粒，又称闪存，是一种非易失性存储器，即在断电的情况下依旧可以保存已经写入的数据，而且是以固定的区块为单位，而不是以单个的字节为单位。

根据用途和规格不同，闪存颗粒有很多不同的变种，今天我们主要讨论的是用于固态硬盘等存储设备中的、最为常用的NAND闪存颗粒。

NAND闪存颗粒，是闪存家族的一员，最早由日立公司于1989年研制并推向市场，由于NAND闪存颗粒有着功耗更低、价格更低和性能更佳等诸多优点，成为了存储行业最为重要的存储原料。

根据NAND闪存中电子单元密度的差异，又可以分为SLC（单层次存储单元）、MLC（双层存储单元）以及TLC(三层存储单元)，此三种存储单元在寿命以及造价上有着明显的区别。

在这里我们就不再展开讨论了。

2D和3D闪存之间的区别和联系

在解释3D NAND之前，我们先得弄清楚2D NAND是什么，以及“2D”和“3D”的真实含义。

首先是2D NAND，我们知道在数学和物理领域，2D/3D都是指的方向，都是指的坐标轴，“2D”指的是平面上的长和宽，而“3D”则是在“2D”基础上，添加了一个垂直方向的“高”的概念。

由此，2D NAND真实的含义其实就是一种颗粒在单die内部的排列方式，是按照传统二维平面模式进行排列闪存颗粒的。

相对应的，3D NAND则是在二维平面基础上，在垂直方向也进行颗粒的排列，即将原本平面的堆叠方式，进行了创新。

利用新的技术(即3D NAND技术)使得颗粒能够进行立体式的堆叠，从而解决了由于晶圆物理极限而无法进一步扩大单die可用容量的限制，在同样体积大小的情况下，极大的提升了闪存颗粒单die的容量体积，进一步推动了存储颗粒总体容量的飙升。

同时，在业界，根据在垂直方向堆叠的颗粒层数不同，和选用的颗粒种类不同，3D NAND颗粒又可以分为32层、48层甚至64层 3D TLC/MLC颗粒的不同产品，这取决于各大原厂厂商的技术储备和实际选用的颗粒种类。

我们可以打个比方，来理解2D NAND和3D NAND技艺之间的区别和联系。

2D NAND就如同在一块有限的平面上建立的数间平房，这些平房整齐排列，但是随着需求量的不断增加，平房的数量不断井喷，可最终这块面积有限的平面只能容纳一定数量的平房而无法继续增加；

3D NAND则就如同在同一块平面上盖起的楼房，在同样的平面中，楼房的容积率却远远高于平房，因而它能提供更多的空间，也就是提供了更大的存储空间，而32层、48层以及64层，则就是这些楼房的高度，一共堆叠了多少层。

虽然，3D NAND技术能够在同等体积下，提供更多的存储空间，但是这项堆叠技术对于原厂制造商来说有着相当的操作难度，需要原厂有着相当的技术积累，因而目前能够掌握3D NAND技术的原厂公司十分少见，只有三星、美光等少数公司的3D NAND颗粒实现了量产和问世。

脑吧有科普：固态小知识之固态颗粒等级

最近两年可以说很多朋友都格外关心起固态来了，后台有很多朋友询问固态相关的问题，这个系列的帖子算是对后台提问的统一回复，本帖会详细说明固态颗粒的等级区分，也会提及相关产品的区分。如果大家还有别的关于固态的问题可以在评论区回复，提问较多的问题会像这样开专门的帖子出来介绍，同样后续会有固态的科普和一些底端NAND「优盘、固态之类的」制品的帖子。

首先要说固态颗粒的等级，因为黑白片之类的并不是在一个生产环节产生，所以如果要想很好的了解，还需要简单的介绍下NAND闪存的制造过程。

一、单晶硅棒

看图就可以知道，这一步基本上就将单硅晶棒子进行切割抛光使其成为比较完美的wafer「晶圆」，目前主流使用的都是12寸的晶圆 ，因为较小的晶圆出去圆外围的部分内部可供使用的die并不是很多，相对12寸可用面积较大。这里解释下，硅晶圆片称之为wafer晶圆，切割后的一小块正方体为die 。

二、光刻技术与离子刻蚀技术

这一步就是利用光刻技术与离子刻蚀技术将晶圆制作成需要的样子，这一步也是整个制造中比较核心的部分，也是顶尖科技聚集的部分，除此之外还有一些其他步骤，最终成为可用的晶圆。这一步说起来容易，但是实际是从N微米一路发展到如今的10NM左右制程，这进步是很难得的，目前国产半导体制造行业主要也是被这一步限制。

三、切割晶圆

这一步其实没什么好说，就是利用切割机进行切割，同时四周非标准形状「没办反切割出完整的方形的部分」会被回收，制作新的单硅晶棒。

四、die的筛选

这一步会对die进行筛选，也就是这一步会产生黑片，如果要说这一步其实需要分开说，因为固态颗粒和显卡处理器之类的产品不是完全一样的，这里会稍微提一下处理器和显卡之类产品的筛选。首先说明下NAND闪存。「上图颜色不同代表品质不同，工厂会进行挑选，也就产生了颗粒的等级。」

上图黑色部分就是挑走的颗粒，剩下则为较差的颗粒。

一、特挑颗粒 eSLC/eMLC/eTLC

首先会挑选一批特挑颗粒，也就是eSLC/eMLC/eTLC 「注意！！！三种颗粒本质上不同，这里只是说明这一步会产生的等级」特挑颗粒一般会给企业级的产品使用 ，我们接触到的建兴T9使用的就是eMLC颗粒而东芝A100使用的是eTLC颗粒 ，都是这一步产生。但是就特挑颗粒来说也是有等级区分的，这里就不延伸下去。

二、一般颗粒 SLC/MLC/TLC

特挑颗粒挑选过后就剩下挑选的就是一般的SLC/MLC/TLC颗粒了，也就是我们大家使用最多的，这里其实不用说太多，同样这一个等级的颗粒也可以细分等级。

三、黑片

最后剩下的就是所谓的黑片，其实某种意义上黑片也是特挑的颗粒，只不过eSLC/eMLC/eTLC挑选的是好的颗粒，这边反其道而行之挑选的是差的颗粒，黑片是原厂「制造厂」不认可的一种颗粒，在全新颗粒中是最差的一种 。具体的用途，产量这几天会上线一个新的文章，会详细介绍。

四、显卡、处理器等

其实这里很好说，显卡和处理器的体制就是一种体现，然后一些很差的die会被降级作为次级产品使用 ，举一个例子，1080的die有部分不达标，但是远不及需要彻底丢弃的程度，就会拿来降级作为1070来使用。处理器方面最典型的例子就是AMD的羿龙系列和速龙系列处理器，采用三核心设计就是屏蔽了一个核心，那一个核心就是较差的核心。还有一种方法就是降级使用，诸如I7的die不达标降级作为I5使用。

五、封装

AMD1950X处理器开盖图，4die封装在一个基板上。

成品NAND颗粒，黑色物理为树脂。

3DNAND封装示意图

HBM显存颗粒封装

首先说明，这一步会产生白片的一种，这里需要知道每一步都存在一个良品率，而这一步产生的白片就是封装过程中不达标的颗粒，品质会比较接近原厂颗粒 。然后封装其实就是将die固定到基板上 ，笔记本处理器和显卡的芯片都是裸露，台式机处理器会有铜盖保护，内存、NAND闪存等都会加以一层树脂进行封装 「就是看到的黑色的那」。

然后3D NAND颗粒相较于传统的不同之处在于3D NAND颗粒在制造中是需要将N die 叠在在一起，具体工艺更加复杂，良品率更低，好处是成本更低，目前最高为72层TLC颗粒。

这里单独说一下HBM显存颗粒的封装，目前这个颗粒只有韩国企业提供，所以所有使用HBM颗粒的显卡最终显示芯片都需要交给内存厂商进行封装，是直接封装在显示芯片边的「手机目前内存都是封装在处理器上」。

这段最后，说一点东芝所有的晶圆厂全部在日本四日县，但是封装基本都在中国大陆和台湾地区，所以东芝的标一般都会注China或者taiwan。

六、打标

英特尔原厂颗粒

这一步就是给颗粒上刻上字，每个原厂颗粒一看就知道是那家的，颗粒上会有编号一些会标注产地和制造日期等，原厂颗粒基本上都可以在官网找到编号的释义 ，而白片是不会有这些的。

七、另一种白片

这里的白片其实就是具有封装能力，但是没有制造能力的厂商所出产的颗粒 ，最典型的例子就是建兴T10使用的颗粒就是出自群联 ，由群联封装完成的，东芝也是群联的股东之一。这类排面颗粒品质不一，但是价格会低于原厂颗粒 。

八、总结

这里说一下，颗粒品质基本按eSLC/eMLC/eTLC＞SLC/MLC/TLC＞≈白片＞黑片 ，个人认为除了黑片之外其他都可以接受，相较于原厂颗粒，白片具有接近原厂颗粒的品质和较低的价格，但是也有品质较差的白片颗粒，需要大家自己辨别。

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