3D NAND原厂技术比拼，哪家垂直单元效率更高？

近日市场研究机构Techinsights对于三星、SK海力士/Solidigm、美光、KIOXIA/WD、YMTC的200层以上的3D NAND Flash进行了对比分析，发现三星的垂直单元效率 (VCE，vertical cell efficiency) 是最高的。

传统的NAND闪存单元采用平面晶体管结构，包括控制栅极（Control Gate）和浮动栅极（Float Gate）。通过向单元施加电压，电子在浮动栅极中存储和移除。

多年来，供应商将平面 NAND 的单元尺寸从 120nm 缩小到 1xnm 节点，使容量增加了 100 倍。然而，当单元尺寸达到了 14nm 的极限，这意味着该技术不再可扩展，由此NAND原厂纷纷转向3D NAND，以实现超过 2D NAND 结构的数据密度，并能够在更新一代的技术节点上制造。

具体来说，平面 NAND 由带有存储单元的水平串组成。而在 3D NAND 中，存储单元串被拉伸、折叠并以“U 形”结构垂直竖立。实际上，这些单元以垂直方式堆叠以缩放密度。因此，3D NAND存储单元有多个层级。

3D NAND的层数描述了堆叠在一起的字线（Word Line）数量。在这些字线层上切出一个垂直柱，柱子与每条字线的交点代表一个物理单元。也就是说，每个 3D NAND 存储单元都类似于一个微小的圆柱形结构。每个微小单元由中间的垂直通道和结构内部的电荷层组成，通过施加电压，电子可以进出绝缘电荷存储膜，然后读取信号。

平面 NAND 在每个节点上都减小了单元尺寸，而 3D NAND 则采用了更宽松的工艺，大约在 30nm 到 50nm 之间。3D NAND 内存容量的扩展主要是通过添加垂直层来实现的，在这种3D NAND结构中，单元密度会随着堆栈中层数的增加而增加。然后，每隔一到两年，供应商就会从一代技术迁移到下一代技术。

根据研究数据显示，供应商平均每代 3D NAND 都会增加 30% 至 50% 的层数。而每一代新的芯片将会增加 10% 至 15% 的晶圆成本。这也使得NAND 的每bit成本能够平均以每年约20%幅度降低。

现在，超过200层的TLC NAND 产品已经逐渐成为主流，比如三星236层NAND 、SK 海力士 238层NAND、美光 232层NAND 、YMTC 232层NAND。此外还有一些接近200层的厂商，比如铠侠（KIOXIA）和西部数据的 112层/162层NAND 和 Solidigm 的 144层/ 192层 (FG) NAND。

△Techinsights从 SK 海力士 2TB SSD PC811 HFS002TEM9X152N (设备：H25T3TDG8C-X682) 中提取了 SK 海力士 238L 512 Gb 3D NAND 芯片，该芯片尺寸为 34.56mm²，位密度为 14.81 Gb/mm²。

谈到 3D NAND 单元效率，垂直单元效率 (VCE，vertical cell efficiency) 对于 NAND 单元工艺、设计、集成和设备操作而言非常重要。

随着堆叠的总栅极数量的增加，单元 VC（vertical cell）孔高度也会增加。为了降低 VC 高度和纵横比，其中一种方法是通过减少虚拟栅极（dummy gates）、通过栅极（passing gates）和选择栅极（select gates）的数量来提高垂直单元效率。垂直单元效率可以用总栅极中active cell 的百分比来定义，也就是用active WL （Word Line）除以集成的总栅极数来计算。垂直单元效率越高，工艺集成度越高，纵横比越低，整体效率越高。

VCE可定义为活跃单元占总栅极的比例，即Active WL 数量除以总集成栅极数量×100%。例如，一个NAND串由Active WL、通道WL（含dummy WL）和选择器（源极/漏极）组成。若其包含96个Active WL和总计115个栅极，则VCE为83.5%，计算方法为96/115×100%。VCE越高，对工艺集成越有利，能实现更低的纵横比和更高的生产效率。

Techinsights发现，在多代 3D NAND 产品中，三星始终以最高的垂直单元效率领跑行业。他们最新的多层V-NAND 在前几代以高效著称的基础上，拥有令人印象深刻的垂直单元效率。美光和YMTC也在其产品中展示了强劲的垂直单元效率数据，这反映出它们在减少虚拟栅极、通过栅极和选择栅极数量方面取得了显著进步，从而优化了垂直单元效率。

△3D NAND 垂直单元效率趋势

总结来看，三星每一代产品的VCE都是最高的，比如采用单层结构的128层是94.1%，176层COP V-NAND是92.1%，236层2nd COP V-NAND是94.8% 。YMTC的232层Xtacking 3.0的VCE是91.7%，美光232层是91%。KIOXIA 162层的VCE稍低一些，为88%。SK海力士238层共有259个门，VCE为91.9%，仍然低于三星的236L。

编辑：芯智讯-林子

闪迪 3D NAND 技术 让你的固态更耐用

一直以来机械硬盘都是电脑整体性能的绊脚石，随着游戏、软件的体积越来越大，机械硬盘拖后腿的情况就更加突出了。性能优异的SSD固态硬盘就在这样的环境下得到发展，也是近10年来提升电脑使用体验最显著的硬件了。关于机械和固态的基础知识本期体验就不做过多的科普了，大家只需要明白，要想电脑用着爽，「固态硬盘不能少」 。

至于选多大容量的，还是得看你具体的需求，对于一般用户来说120G＆128G是至少的，装个系统再装点软件游戏啥的，也就去了一半多了，这还是没装大型游戏的情况下，像现在的一些热门游戏小则几个G大则几十个G，120G＆128G的硬盘就有点「捉鸡」 了，所以本人建议玩游戏的小伙伴，起步还是从240G＆256G开始挑吧。

那我们这块 闪迪至尊高速的 SSD 会用在什么地方呢？别急，我们先简单介绍一下外观和参数。

标准的2.5寸设计以及SATA 6Gb/s接口规格，SanDisk 至尊高速系列-3D版共有 4 种容量选项，「250 GB」、「500 GB」、「1 TB」、「2 TB」。本期体验的就是1 TB版本的。

正面 SanDisk大红LOGO以及至尊高速系列-3D版 系列标识；

背面 产品名称、容量、序号、基本规格和认证标志；

标准SATA接口，支持SATA 6Gb/s；

拆解需要撕开背面贴纸(不建议用户自行拆卸)；

这款闪迪至尊高速使用了3D NAND Flash技术，单颗粒容量128GB共8颗。至于大家关心的寿命问题，那确实有点多虑了。

本次体验的这款闪迪至尊高速 3D 固态硬盘，拥有400TBW的使用寿命， 400TBW是个什么概念呢？

首先Terabytes Written（TBW），一般译作“总计写入字节数”或“写入寿命”，指的是在SSD可能故障之前可以写入SSD的总数据量。同时我们查阅了某品牌固态硬盘的写入寿命，500GB/1TB 的仅为150TBW ，拥有400TBW的闪迪至尊高速3D SSD在同样使用强度下，将带来了一倍多的使用寿命。别人用个五六年可能就要报废了，这款至少得用个十几年。所以，完全不用担心寿命问题，尽管用就是了！

接下来我们还是来看看它的具体用途吧。最常用的方式自然是加装到台式机或者笔记本里头，提升性能或者增加SSD的存储容量。

台式机只需要把SATA数据线以及供电线对应插好就行了，笔记本的话一定要先了解清楚自己的电脑支持哪种接口的拓展。如果是那种短小的接口，现在的笔记本一般都是M.2，当然也有可能是 MSATA 这两者还是要区分一下的，别买错了。

新硬盘在插入电脑后，如果你是用来装系统，那直接在BIOS里头检测一下有没有识别到，就可以走系统的正常安装流程了。如果是在原电脑上增加硬盘，那就得去磁盘管理里头，对新增加的硬盘进行格式化或者分区的操作。

本期体验的这款闪迪至尊高速还有配套的「闪迪 SSD DASHBOARD」 ，可以在闪迪官网进行下载。

打开软件就能看到硬盘当前的状态，性能界面能够监控当前传输状况，那么测试自然也不能少。

我们使用了「CrystalDiskMark」对SSD进行了测试，读取560.5MB/s写入530.4MB/s， 与官方宣传数据一致。

在监控下面还有闪迪建议定期运行的TRIM优化。

驱动管理界面可以进行固件的更新、Secure Erase、Sanitize、PSID Revert 以及S.M.A.R.T.

同时右下角还贴心的设置了「磁盘管理」、「系统属性」、「设备管理器」的快捷键，一键直达，用起来非常方便。

除了加装到台式机或者笔记本，用来制作移动硬盘也是SSD的一大用途，我们这次使用的是ORICO的「2139C3」。

找好接口插入，再合上盖子就行了。

同样，我们能够在闪迪仪表盘里头看到移动硬盘的当前使用状态，不过软件提示当前连接速度并没有达到6.0 Gb/s。显然用作移动硬盘后的SSD，性能上会直接受硬盘盒的影响， 大家在为这类高性能SSD选择移动硬盘盒时一定要多加注意。

与用机械硬盘制作的移动硬盘相比，SSD做成的移动硬盘，虽然没有达到6.0Gb/s的标准，但在读写速度上依旧处于碾压的地位， 1TB的移动硬盘在拷数或者做备份的时候，那简直不要太爽。

使用电脑接口拷文件的速度，平均在500MB/秒 左右，差距还是很大的。

简单总结一下，固态硬盘无疑是电脑的标配，不过容价比「容量/价格」还是有点高的，但是随着闪存技术和工艺的进步，容价比也会逐步增加。「容价比越大，每GB的价格越便宜」 至于你是拿来升级电脑，还是制作移动硬盘，SSD本身是非常欢迎的，所以，选择好喜欢的SSD就买吧，提高电脑使用体验的最佳硬件，仅此一件啊！

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[回答]很高兴为您techniquesn.技术(technique的复数);方法;技巧

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on释义:prep.在……之上;向,朝;关于;在……时候;由……支撑;(身上)带着;一……就;吃,喝;接近;根据;挣……钱;以……支付;以……为燃料;在…...on释义:prep...

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