V-NAND到底是个啥？三星970EVO Plus强悍性能的背后
当我们在聊固态硬盘的时候，我们到底在聊些什么？经历了十数年的行业发展后，固态硬盘的技术规范和产品形态上逐步实现了统一，各家产品的差异已然上升到了内部架构和核心组件方面的技术代差上了。
简单剖析，固态硬盘产品的内核无外乎三大组件，用于调控整体存储功能和特殊机制的“大脑”即主控芯片，产品内部制作成本最高、担当存储重任的闪存颗粒，以及部分产品上用于产品支撑的缓存颗粒。
至于重要性而言，一举打破存储行业格局，让固态硬盘走入千家万户的存储介质，即闪存颗粒部分，可以说是区别固态硬盘好坏的最重要的内核组件。今天，笔者就以业界知名的三星970EVO Plus为实例，简单聊下关于闪存颗粒的技术和功能演变。
01 关于NAND闪存：单位电荷数Bit的变迁
NAND闪存，按照业界一般的理解， 本质上是一种长寿命的非易失性(在断电情况下仍能保持所存储的数据信息)的存储器，其中非易失性的突出特点，使得这种基于通断电存储的介质能够长久的保存数据，最终使得NAND闪存颗粒走向了前台；其实，熟悉闪存的朋友，可能还听过另一个词，即Dram颗粒，即动态随机存取存储器，同样是基于通断电的特性，只不过DRAM芯片的每次存储数据的过程中需要对于存储信息不停的刷新，无法实现长久存储，因而错过了这次“C位出道”的时机。
三星原厂NAND闪存颗粒
NAND闪存工作的原理是通过单位NAND内部电荷数Bit的通电和放电，实现对数据的存储。基于无机械结构的电荷存储优势，NAND闪存技术能够提供包括高性能、稳定、耐摔耐磕碰、一体成型故障率低等多种特点，迅速成为了各家存储厂商研发的重点。
因而，为了进一步提升NAND闪存容量，满足用户对于大容量存储的需求，在以三星、东芝、Intel等领先的NAND原厂推进下，研发出了不同电荷数Bit的多种NAND颗粒，即为SLC(1bit）、MLC（2bit）、TLC(3bit)、QLC(4bit)以及处于实验阶段即将量产的PLC（5bit）等类型。
不同颗粒类型的bit数分布
可随着单位电荷数Bit的堆叠，带来了两个后果，一是单位电荷Bit的增加对于半导体工艺制程的要求越来越高，从50nm制程一路升级到14/15/16nm制程，半导体制程工艺越来越无法满足更多单位电荷数Bit的堆叠了；二是单位电荷数Bit的堆叠，会在狭小的NAND闪存内部产生大量的干扰电流，严重影响闪存产品的性能和寿命。
02 三星V-NAND技术：从平面到垂直的创新性探索
为了解决单位堆叠的带来的电荷干扰问题以及半导体工艺的瓶颈，三星创新性的提出了在原有制程的基础上将NAND闪存以3D堆叠的形式，封装在NAND闪存之中，一方面解决了在平面的狭小空间内多个电荷数排列产生的电子干扰问题，保证了产品的质量和性能；
全球首款V-NAND技术产品
更为重要的是，解决了工艺制程无法推进容量提升的瓶颈，用3D堆叠替代2D平面排列，让NAND闪存以垂直的形式进行排列，进而提升了总体的容量。
V-NAND和普通2D NAND
朴素的理解就是，此前的NAND闪存就像在单位面积的地基上盖平房，平房的容积是恒定的，要想提升入住人口，只能无下限的降低单位容积率，其后果就是制造工艺和电磁干扰；
而V-NAND技术诞生之后，2D的平房变成了3D垂直的楼房，理论上只要高度不限制，单位面积的地基上的可利用容积几乎等同于无限，即避免了制程工艺的瓶颈又解决了电磁干扰的问题。
01 V-NAND技术是三星970EVO Plus强劲性能的有力支撑
三星V-NAND技术从2013年引入市场，便引发了全行业的关注，从初代的32层（即在单位面积上的堆叠层数）到后续的64层，直到9X层，根据公开消息，三星V-NAND技术或将提升到200+层堆叠，最大限度的提升单位闪存的利用率。
而笔者手中这款三星970EVO Plus便是采用三星全新V-NAND技术研发的旗舰级产品，基于V-NANDND技术在容量和稳定性上巨大优势，搭配着三星自研的Phoenix主控，使得三星970EVO Plus的性能实现了超越。
根据官方提供的数据，三星970EVO Plus最大读取性能达到了3500MB/S，最大写入性能也达到了3300MB/S，几乎达到了消费级固态硬盘的巅峰水准。作为一款推出了数年的旗舰级固态硬盘，在即将踏入存储新纪元的当下，依旧没有任何一款同级别的PCIE3.0固态能够在性能上实现对970EVO Plus的绝对超越。
实测性能
这背后的原因，无外乎三星在V-NAND技术上的近十年的积累，以及在此基础上进行的主控配对和优化。
多说一句，随着PCIE4.0时代的来临，三星也将在新世代推出旗舰级980PRO固态硬盘，进而延续PCIE3.0时代的行业地位，可以预见的是，980PRO固态硬盘依旧会在V-NAND堆叠、主控性能方面实现大跨越的升级，至于三星970EVO Plus则还是会成为PCIE3.0世代下的王者存在。
发明闪存能赚多少钱？这是一个日本的狗血故事
鱼羊 Alex 发自 凹非寺
量子位 | 公众号 QbitAI
说起闪存，想来你并不陌生。
从手机到笔记本电脑，基本上是个能存上几MB数据的电子设备，都少不了这玩意儿。
但你或许想不到的是，它的发明人在其问世之后，仅拿到了几百美元的奖金 。
不久之后还被排挤到不得不从公司辞职，遁走学术界。
而后来因为闪存业务日进斗金的老东家东芝，甚至一度宁可把发明功劳拱手让给老对手英特尔，也不肯承认他的功绩。
这就是舛冈富士雄，一个被福布斯杂志评价为“没有得到应有评价的英雄”。
闪存的狗血发明史
舛冈富士雄与东芝的“纠缠”始于1971年。
彼时，他28岁，刚从日本半导体技术创始人之一——西泽润一门下博士毕业，已引得各大企业纷纷抛出橄榄枝。
而他独独被时任东芝超大规模集成电路研究所所长的武石喜幸 的一句话吸引：
我们一起做一个不存在于这个世界上的东西吧。
就为这么一个“大饼”，舛冈下定决心拒掉其他机会，投身东芝。
刚到东芝的头一年，舛冈富士雄便贡献了SAMOS存储器方面的新专利，推动东芝与英特尔签署了相关交叉授权协议。
但从履历上看，舛冈在东芝的头10年，并没有因为第一炮的成功打响就一帆风顺。相反，还颇有些波折：
先是一度被调到销售部门，却业绩稀烂。后来又在工厂里折腾了好一遭，迟迟未能回归他最擅长的研发岗位……
最后，还是当年挖掘他的伯乐武石喜幸抬了一手，在1980年把他捞回研究部门。
也就是从这一年开始，当年吸引他加盟东芝的那个宏大愿景，真的在他手上一步步实现了。
DRAM潮流下的异类
尽管销售生涯并无建树，但在销售和生产岗位下收获的经验倒也不算白费。回归研究岗位的舛冈富士雄，很快就孕育出了自己作为“闪存之父”的第一“孩子”——
NOR闪存 。
与DRAM存储器不同，闪存是一种切断电源后存储数据也不会消失的半导体非易失性存储器。
在闪存诞生之前，这类产品的代表是英特尔的EEPROM （带点可擦可编程制度存储器）。
不过，英特尔的EEPROM存在明显短板：读写性能差、难以提高集成度等。
也就是说，这玩意儿不适合存储大容量的数据。
舛冈的解决思路，是“故意降低性能 ”。
简单来说，在原来的存储器中，擦写数据是以字节为单位来进行的。
而到了闪存里，这些原本都拿着单独号码牌的数据，被打包成一个个“小集体”来看待，即以块为单位来进行擦写。
在芯片里，“号码牌”们本身就占据了电路的一部分。因此这么一操作，“号码牌”减少，芯片的面积自然就缩小了。
△NOR Flash结构
说起来并不复杂，但事实上，如此以降低性能的方式来节约成本的思路，在舛冈当时的同事们看来多少有些“违背常理”。
连舛冈自己都坦言，要不是在销售、生产岗上摸爬滚打了一圈，在IBM、英特尔等客户面前因为“产品价格太高”吃足了闭门羹，他的思路可能也拐不到这个方向上。
△年轻时的舛冈富士雄
闪存无疑是可以写入教科书级别的发明。正如舛冈富士雄自己常常对外说的那样：如果有小型存储装置，就可以一边听歌一边跑步了——
这在80年代当时是相当超前的想法了，第一款量产的MP3播放器可是1998年才出现的。
但令人大跌眼镜的是，东芝本身对此并不重视，根本就没打算在闪存上投钱研究。
或许与当时的时代背景不无关系：
80年代，日本半导体产业正在飞速发展，但日本国内的人们却并不对自主创新抱有什么指望。在当时的人们看来，光是疯狂追赶英特尔等美国半导体企业的脚步就够费劲了。
东芝自己，就把宝押在了当时主流的半导体存储器DRAM上——毕竟，这是一门巅峰时期能让东芝日入2亿日元的生意。
于是在今天看来颇有些离谱的事情发生了：最先对舛冈的贡献做出正确评价的，竟是东芝的老对手英特尔 。
1984年，舛冈富士雄团队在IEEE国际电子组件会议（IEDM）上发表了有关NOR闪存的论文。
新发明立刻引起了英特尔的注意。他们很快为此联系上了东芝和舛冈，并抢先在1988年量产了NOR闪存芯片。
也就是说，闪存的概念最先诞生于东芝，但闪存产业的开创者却是大洋彼岸的英特尔。
这可着实让舛冈富士雄憋了一口气。此后他在闪存上一条道走到黑的决心，不能说与这个插曲无关。
是的，NOR闪存被忽视，并没有让舛冈放弃自己的研发方向。
尽管当时有不少人劝他放弃闪存，转而研究当时极受公司重视的DRAM，但他的行动很干脆：拼命维护住自己的小团队，就跟闪存杠上了。
对于舛冈而言非常幸运的是，他的伯乐武石喜幸还是一如既往地支持着他。
△武石喜幸
在闪存研发团队的危机时刻，研究所所长武石喜幸表了态：
舛冈的做法符合技术发展的方向，那就好好做吧。
不仅如此，因为舛冈的团队申请不下来开发资金，武石所长还把其他项目的资金分给了他们。
1986年，不甘心的舛冈富士雄再次走到了同行前头，他发明了更便宜的NAND闪存 ，也就是现在大家手机里都在用的那种。
P.S. NAND闪存的原理同样“违背常理”。NAND结构能实现更高的存储密度和更快的擦写速度，但其传输速度却是NOR闪存的1/1000。
这一回，东芝倒是有所表示了：奖励了他几百美元奖金 。
闪存起飞前夜，舛冈败走东芝
1991年，NAND闪存终于量产，但对于舛冈富士雄而言，他的东芝生涯却走向了尾声。
这一年，他的事业后盾武石喜幸突然离世，享年63岁。
失去了唯一支持和理解自己的领导，舛冈在东芝彻底边缘化。
1993年，舛冈富士雄升任技术总监。但却是看似升职，实则“三无”：没有办公室，没有部下，没有研发预算。
也就是说，实际上，舛冈已经无法继续在东芝开展研发工作。
1994年，在东芝度过了23个年头，从28岁的青年变成51岁的中年人之后，舛冈富士雄选择了辞职。
此后，他回到母校日本东北大学任教，在1996年成为东北大学电气通信研究所教授。
尽管在90年代，东芝的闪存业务一度只能靠DRAM业务输血度日，但进入21世纪以后，闪存产业很快迎来爆发。到如今，这类产品的市场规模已经超过800亿美元。
只是这些数字已然与舛冈富士雄无关。
东芝甚至一度不承认舛冈富士雄是NOR闪存的发明者 ，宁愿把这一功劳拱手让给英特尔。直至1997年舛冈被IEEE授予特殊贡献奖，东芝才改了口。
为此，舛冈富士雄在2006年起诉了东芝，并索赔10亿日元。
“硬骨头的工程师”
不知看到这里，你是否支持舛冈富士雄起诉东芝的做法。
但在当时，对于舛冈当年在东芝的下属们来说，此举属实“令人震惊”。
而舛冈自己其实也心知肚明：
起诉东芝，外界对我的评价肯定是变差了。
△图源：NHK纪录片
事实上，这场官司在东芝赔付8700万日元后和解收场，但对舛冈本人的影响可能直至今日都仍未消弭。
在NHK纪录片中，老爷子略显落寞地提到：国外对自己的评价比日本国内高，退休后没有任何一家日本公司邀请他回到产业界。
但即使形象变差，我也并不后悔这样做。
比起舆论对于他的指摘，比起赔偿本身，这场诉讼对于舛冈富士雄而言，更像是在为工程师的身份争一口气。
因为东芝对舛冈的忽视，本质上是一个更加系统性的问题：在当时的日企当中，工程师的地位并不高。即使员工创造了某种重要的发明，公司给予的奖励也往往非常吝啬。并且即便如此，员工们也仍被要求对企业保持“忠诚”。
是以舛冈的诉求关键并不在于钱，而在于“希望日本社会更加尊重技术人员”。
“没有东芝就没有今天的我”
有意思的是，事物总有两面性。
尽管与老东家的矛盾闹得沸沸扬扬，舛冈富士雄也并没有一味贬损东芝。
相反，他从未否认东芝这个平台带给他的成长：
没有东芝就没有今天的我。
△2018年舛冈获颁本田奖
毕竟硬骨头如舛冈，其实在东芝期间的做事风格一直非常引人注目。
他在东芝任职期间，产出了500+专利，并且很喜欢晚上回家后疯狂爆肝。
以致真正到了上班的时候，他在下属们面前呈现出的是这样一个形象：
“容易生气，他一大早就开始发火。”
“一整天让你坐在他面前，一直唠叨。”
“有时他发着发着火就睡着了。”
最夸张的时候，他会从早上开始一直睡到下午5点下班，然后问下属：要不要一起去喝一杯。
……
下属们甚至开玩笑说，“要说舛冈做了什么，可能就是喝酒吧”。
而东芝给予舛冈的自由度，也被他传递给了下属。
在研发NAND闪存时期，实际技术开发都由团队中的其他工程师们来完成，而舛冈只负责制定总目标、在一旁“发号施令”，连会议也几乎从不参加。
老部下百富正树说：“舛冈完全不考虑战略方案等复杂问题。”
不过，舛冈的部下们吐槽归吐槽，在他们看来，这位看似很“不靠谱”的领导实际深谙“用兵之道”。
换个角度来看，舛冈从不过问细节这件事，实际给了下属技术人员更大的发挥空间。他信奉：
技术只有在自由宽松的管理环境下，才能蓬勃发展 。
多年之后，连当初经常和舛冈唱反调、甚至为了避开舛冈的目光而在两人工位之间放了一盆植物的白田理一郎都表示，舛冈是他遇到过的最好的领导，没有之一。
值得一提的是，NAND闪存研发团队的功臣们在舛冈离开东芝后，也相继四散各处。
并且聚是一团火，散是满天星。
比如，白田理一郎，如今是IEEE Fellow，台湾交通大学特聘教授。作井康司，曾任日本本田研究所首席科学家，现任职于东京工业大学。百富正树，后来成为东芝内存技术研究所所长。
最后的最后，感谢为我们提供这一选题的小伙伴~
如果你也有想要了解的科技人物，不妨在评论区留言，咱们下一篇接着安排~
参考链接：[1]https://www.bilibili.com/video/av37355638?vd_source=29132f400f2373ae1778cea224df4e3c[2]https://en.wikipedia.org/wiki/Fujio_舛冈富士雄[3]https://www.keguanjp.com/kgjp_keji/kgjp_kj_kjdx/pt20181128060004.html[4]https://www.zdnet.com/article/nand-flash-memory-which-changed-the-it-world-reaches-age-35/[5]https://zh.m.wikipedia.org/zh-hans/%E9%97%AA%E5%AD%98
— 完 —
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