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。

闪存将迎新周期，主控芯片Fabless德明利前景如何？ IPO见闻

闪存主控芯片厂商深圳市德明利技术股份有限公司（简称：德明利）日前递交深交所IPO申请，东莞证券为主承销商。

公司拟募资15.37亿元，募集的资金将主要用于3D NAND闪存主控芯片及移动存储模组解决方案技术改造及升级项目、SSD主控芯片技术开发、应用及产业化项目等。

全球存储卡市占率3.09%

招股书显示，德明利主要从事集成电路设计、研发及产业化应用，业务主要集中于闪存主控芯片设计、研发，存储模组产品应用方案的开发、优化，以及存储模组产品的销售。产品主要包括存储卡、存储盘、固态硬盘等存储模组。公司还在人机交互触控领域完成初步业务布局，目前已完成自研触摸控制芯片投片。

德明利存储模组产品主要由NAND Flash存储颗粒和闪存主控芯片组成。 闪存主控芯片主要是用于存储颗粒的存取控制、存储管理或与其他器件配合工作等作用的SoC芯片（系统级芯片），其对存储产品的性能、安全性、可靠性和使用寿命等有重要影响。闪存主控芯片一般需要配套相应的固件方案，固件方案为通过量产工具软件写入存储颗粒中由闪存主控芯片运行时调取使用的一系列程序、参数等，量产工具系产品量产过程中需要使用的辅助软件。闪存主控芯片与存储颗粒、PCB 板等必要的组件集成、封测后形成存储模组产品。

德明利自研闪存主控芯片、触控芯片等主要采用Fabless模式进行代工生产 ，即公司专注于从事集成电路的设计和产品销售环节，其余环节委托给芯片代工企业、封装和测试企业代工制造。

在盈利模式方面，德明利主要通过采购NAND Flash存储晶圆，将其与闪存主控芯片等进行封装、测试后形成存储模组，再将存储模组销售给下游品牌、厂家客户或渠道分销商赚取利润。NAND Flash价格以及存储晶圆利用率都对公司利润有巨大的影响。

NAND Flash产品价格的周期性波动特征较为明显 。2019年以来NAND Flash综合价格指数处于低位波动状态。公司表示，未来随着5G时代的到来，大量的数据存储需求出现，预计NAND Flash价格又将迎来新一轮上升周期。

在行业地位方面，根据中国闪存市场（CFM）数据推算，2020年公司在全球存储卡和存储盘等移动存储行业的市场占有率约为3.09%。存储卡产品销售数量约占全球存储卡销售总量的6.92%，存储卡和存储盘产品合计销售数量约占全球移动存储产品销售总量的5.86%。

外销比例较高、存储业务主要收入来源

财务方面，德明利2017—2019年和2020年1—6月公司营业收入分别为2.20亿元、7.50亿元、6.46万元和3.25亿元，扣除非经常性损益后归属于母公司所有者的净利润分别为711.98万元、4047.32万元、7278.84万元和2313.50万元，存储业务为公司营业收入的主要来源，人机交互业务尚处于前期市场开发阶段，收入占比相对较小。

公司外销占比较高，报告期内，公司外销收入金额分别占当期营业收入总额的85.05%、89.87%、88.99%和68.31%。

公司综合毛利率在同行处于中游水平。

人民币汇率波动对公司盈利有一定影响 。公司报告期各期汇兑损益的绝对值分别占当期利润总额的19.53%、19.63%、4.62%和0.89%。德明利表示，公司已不断平衡外币货币性资产及负债规模以降低汇兑损益对经营业绩的影响，但如果未来期间相关外币兑人民币的结算汇率发生较大幅度波动，公司仍将面临经营业绩受汇率波动影响较大的风险。

股权方面，公司董事长及总经理李虎及田华（二者系夫妻）为公司实控人，其中李虎手中股份占公司总股本的53.4816%，系公司控股股东。

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