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nand写入命令写入不掉速！比SLC还要快的X-NAND QLC闪存究竟怎么做到的？

发布时间 : 2025-03-16

作者 : 小编

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写入不掉速！比SLC还要快的X-NAND QLC闪存究竟怎么做到的？

从SLC、MLC一路发展到TLC和QLC，NAND闪存的写入性能正以肉眼可见的速度快速降低。如果不是有SLC缓存遮羞，固态硬盘的写入速度恐怕要比几年前4倍甚至更多。

固态硬盘在变得便宜的同时，读写速度也在不断恶化，对于追求高性能的玩家来说很难接受。硅谷企业NEO Semiconductor研发的X-NAND技术或将成为NAND闪存的大救星：它理论上可以让QLC闪存比现有的SLC更快，同时还能保持低价。唯一的差别是，X-NAND无法提升闪存写入寿命。

增加Plane提高并发：

QLC自身的写入速度大约只有SLC闪存的1/8左右，提高数据读写的并发度是改善闪存性能的主要方向。目前3D NAND闪存已开始从2 Plane设计向4 Plane设计转变。

铠侠的XL-Flash超低延迟闪存为了提高性能更是采用了16 Plane等设计。不过要将16 Plane设计普遍应用到3D闪存中却并不经济：Page Buffer的数量会同步提升，并导致闪存芯片面积急剧增大，进而让闪存的制造成本上升。这也是XL-Flash只能专注于高性能存储而难以惠及消费级SSD的原因。

NEO Semiconductor更改了NAND闪存的设计，将Page Buffers容量降低到1KB来避免16 Plane设计在成本的增加。

X-NAND理论上可将闪存读写速度提高16倍，同时由于位线长度和电容的降低，随机读取速度以及写入验证速度也将大大提高。

按照NEO Semiconductor公开的数据，X-NAND技术可令QLC闪存的随机读写性能提高3倍、顺序读取速度提高27倍、顺序写入速度提高14倍。

提升之后的X-NAND QLC将比当前SLC闪存的顺序读写速度更快一些，但随机读写性能依然落后于真正的SLC闪存。不过，X-NAND技术同样可以用于SLC闪存，让SLC变得比现在更快。

加速鸡血永不停的奥秘：

回到大家最关心的“写入不掉速”问题上来。NEO Semiconductor承诺让QLC闪存可以始终以SLC缓存的速度进行写入，而不会出现缓存用完、速度暴跌。相信很多朋友和小编一样，怀疑这是不是真的。

NEO Semiconductor在最新的白皮书中解释了其中的原理。X-NAND充分发挥了Plane数量增加的红利，让不同分组的闪存交替以SLC写入、QLC释放和闪存擦除三种模式循环工作。

根据NEO Semiconductor的数据，32 Page的数据连续写入到8个Plane耗时6400μs，而将这些数据读取后并发写入到QLC Page所需的时间大约也是6400μs，这么一来一去，就可以保障数据可以始终保持全速写入而不发生掉速。

小容量设备的福音：

X-NAND的一个重要优势是它可以普惠众生，而不仅仅是面向昂贵的高端企业级SSD。

Plane数量的增加使得闪存并发存取性能提升，小容量的闪存也能提供可观的读写速度（特别是写入速度）。在外部接口（SATA/PCIe）总带宽固定的情况下，闪存性能的提升还可以降低对主控闪存通道数量的需求，进而降低SSD主控的成本。

灵活多变，满足每个人的需求：

每个人对存储性能的需求是不同的。硬件发烧友和电竞玩家追求极致性能，普通家用倾向于均衡的性能和成本，办公和教育市场可能更喜欢够用就好的高性价比SSD。X-NAND的Plane数量并非固定在16个，减少Plane数量意味着闪存芯片成本的降低，可以制造出速度相对不那么快、但价格更低的闪存。

NEO Semiconductor在去年的FMS闪存峰会上首次公开X-NAND，目前它们已经获得了相关技术专利，但它们不会自己利用这些技术进行闪存生产。所以我们什么时候能够实际体验到上述新技术优势，在一定程度上取决于世界主要闪存制造商会不会向NEO Semiconductor购买专利授权，或者它们自己是否已经有了类似的专利储备，并最终将其量产。总的来说，NAND闪存的发展前景是光明的，我们无需担心写入速度一步步向着HDD水平滑落而没有选择。

美光宣布已量产全球首款232层NAND

北京时间7月27日，Micron宣布已量产全球首款232层NAND。它采用了业界领先的创新技术，从而为存储解决方案带来前所未有的性能。与前几代NAND相比，该产品拥有业界最高的面密度和更高的容量及能效，能为客户端及云端等数据密集型应用提供卓越支持。

美光出货全球首款232层NAND，进一步巩固技术领先地位

美光技术与产品执行副总裁Scott DeBoer表示：“美光232层NAND率先在生产中将3D NAND堆叠层数扩展到超过200层，可谓存储创新的分水岭。此项突破性技术得益于广泛的创新，包括创建高深宽比结构的先进工艺能力、新型材料的进步，以及基于美光市场领先的176层NAND技术所进行的进一步设计创新。”

领先技术铸就卓越性能

随着全球数据量的增加，客户必须扩大存储容量，提升性能，同时降低能耗，并满足对环境可持续发展更为严格的要求。美光232层NAND技术提供了必要的高性能存储，支持数据中心和汽车应用所需的先进解决方案和实时服务，同时还可在移动设备、消费电子产品和PC上实现快速响应和沉浸式体验。美光还在该技术节点上实现了业界最快的NAND输入/输出（I/O）速度[1]（每秒2.4GB），以满足低延迟和高吞吐量的需求，适用于人工智能和机器学习、非结构化数据库和实时分析，以及云计算等数据密集型工作负载。该I/O速度比美光在176层节点上所支持的最高速度还要快50%[2]。相比上一代产品，美光232层NAND的每颗裸片写入带宽提升至高100%，读取带宽提升至少75%[2]。这些优势提升了SSD和嵌入式NAND解决方案的性能和能效。

此外，美光232层NAND还是全球首款六平面TLC量产NAND[3]。与其他TLC闪存相比，该产品在每颗裸片上拥有最多的平面数量[3]，且每个平面都具有独立的数据读取能力。高I/O速度和低读写延迟，以及美光的六平面架构，使其可在多种配置中提供一流的数据传输能力。该结构可确保减少写入和读取命令冲突，推动系统级服务质量的提升。

前沿创新技术带来了具备最高性能和晶圆密度的TLC NAND，并全部采用业界最小封装

美光232层NAND是首款支持NV-LPDDR4的量产技术。NV-LPDDR4是一种低压接口，与此前的I/O接口相比，每比特传输能耗可降低至少30%。因此，232层NAND解决方案可实现高性能与低功耗平衡，是移动应用以及数据中心和智能边缘领域部署的理想之选。此外，该接口还可向后兼容，支持传统控制器和系统。

232层NAND紧凑的外形规格还便于客户进行灵活设计，同时实现超越历代产品的每平方毫米最高的TLC密度(14.6 Gb/mm2)[3]。其面密度比当今市场上的TLC竞品高35%到100%[3]。它还采用全新的11.5mm x 13.5mm封装规格，较前几代产品的封装尺寸小28%[2]，使其成为目前市场上尺寸最小的高密度NAND[3]。该产品兼具小体积和高密度，因此占用更小的电路板空间，适用于各类部署。

下一代NAND助力整个市场实现创新

美光首席商务官Sumit Sadana表示：“美光持续率先上市更高堆叠层数的NAND，实现移动设备更长的电池续航和更紧凑的存储空间，提升云计算性能，加快AI模型的训练速度，从而能够保持长期的技术领先地位。美光232层NAND为端到端存储创新确立了新基准，助推多个行业的数字化转型。”

232层NAND的开发得益于美光领先业界的研发和制程技术进步。这些突破性技术将帮助客户在数据中心、轻薄笔记本电脑、新型移动设备和智能边缘等领域打造更多创新解决方案。

供货情况

美光232层NAND目前已在其新加坡晶圆厂实现量产，并首先以组件形式通过英睿达（Crucial）SSD消费类产品线向客户出货。其他产品信息及供货状况将在稍后公布。

美光位于新加坡的NAND卓越中心因其在智能制造领域的优秀运营能力而被世界经济论坛列入其全球灯塔工厂网络。先进的AI工具、智能控制系统和预测能力使美光能够加速产品开发，强化产品质量，更快提升良率，从而缩短产品上市时间。

[1]上市时NAND I/O速度为1.6GB/s

[2]与美光产品数据表比较

[3]与当前市场上出货的NAND产品比较

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