存储分为nand mobile 芯片知识小科普：存储器主要分为哪几类？

芯片知识小科普：存储器主要分为哪几类？

大家通常对运行速度更快、能够运行更大应用软件的电子产品有着更多的偏好，而决定这些电子设备性能高低的核心部件，除了我们所熟悉的处理器以外，存储芯片提供的读取速度能力也是重要影响因素之一。我们通常会看到eMMC、UFS、LPDDR、SSD等这些名词，它们都属于存储芯片吗？有什么区别？

存储芯片可简单分为闪存和内存，闪存包括NAND FLASH和NOR FLASH，内存主要为DRAM。为了更加方便的理解存储芯片的作用，如果把执行一段完整的程序比喻成制造一个产品，那么存储芯片相当于仓库，而处理器相当于加工车间。

为了提高产品制造的速度，提升加工车间的效率是一个方法，也就是提高处理器的性能；还有一个方法就是缩短原材料从仓库到加工车间的时间，设置一个临时的小仓库，堆放目前专门生产的产品的原材料，可以大大缩短制造时间。大仓库相当于存储芯片中的闪存，而小仓库则相当于存储芯片中的内存，对于电子产品的运行都不可或缺，因此它们在产品的应用范围上有着很高的重合度。

众多半导体存储器中，市场规模最大的是DRAM和NAND Flash，市场规模均在数百亿美元，其中DRAM 2018年的市场规模已达到1000亿美元。在智能手机时代，各类软件的应用增大了对存储空间的要求，手机的存储空间迅速的增加。NAND Flash的凭借其高密度存储的优势成为手机存储新的宠儿，智能手机使用的eMMC/eMCP等均为封装了NAND Flash和控制芯片的存储方案。从应用形态上看，NAND Flash的具体产品包括USB（U盘）、闪存卡、SSD（固态硬盘），以及嵌入式存储（eMMC、eMCP、UFS）等。

DRAM按照产品分类分为DDR/LPDDR/GDDR和传统型（Legacy/SDR）DRAM，其特点分别如下：DDR是Double Data Rate SDRAM的缩写，即双倍速率同步动态随机存储器，主要应用在个人计算机、服务器上。现主流的DDR标准是DDR4，但DDR5已经发布，预计未来渗透率会越来越高LPDDR即Low Power DDR，又称为mDDR（Mobile DDR），主要应用于移动端电子产品；GDDR指的是GraphicsDDR，主要应用于图像处理领域。

LPDDR 内存全称是Low Power Double Data Rate SDRAM，中文意为低功耗双倍数据速率内存，又称为mDDR（Mobile DDR SDRM），是美国JEDEC固态协会面向低功耗内存制定的通信标准，主要针对于移动端电子产品。相比于DDR来说，LPDDR最大的特点就是功耗更低。

目前市面上主流旗舰手机内存使用的都是LPDDR4X和LPDDR4，由于二者经常同时出现，名字也十分相似，所以很容易让人混淆。其实LPDDR4X并非是LPDDR4的下一代版本内存，可以看作是LPDDR4的省电优化版本。

相比于LPDDR4，LPDDR4X优化了内存的功耗，提高了内存速度。目前，宏旺半导体已经量产容量8GB的LPDDR4X内存，并且在大容量加持下，存储速度上更具有优势，在运行超大游戏，或是录制4K视频的时候作用非常明显，功耗更低，运行更快也更省电。

叫板三星？请正确看待长江存储的全新3D NAND架构——Xtacking

北京时间2018年8月7日，长江存储官网的一篇新闻稿表示其公开发布了一条其突破性技术——Xtacking。

据该稿件介绍，采用Xtacking可在一片晶圆上独立加工负责数据I/O及记忆单元操作的外围电路。这样的加工方式有利于选择合适的先进逻辑工艺，以让NAND获取更高的I/O接口速度及更多的操作功能。存储单元同样也将在另一片晶圆上被独立加工。当两片晶圆各自完工后，创新的Xtacking技术只需一个处理步骤就可通过数百万根金属VIA(Vertical Interconnect Accesses，垂直互联通道)将二者键合接通电路，而且只增加了有限的成本。

长江存储CEO杨士宁博士还用具体数值详细说明了该技术的潜力：“目前，世界上最快的3D NAND I/O速度的目标值是1.4Gbps，而大多数NAND供应商仅能供应1.0 Gbps或更低的速度。利用Xtacking技术我们有望大幅提升NAND I/O速度到3.0Gbps，与DRAM DDR4的I/O速度相当。这对NAND行业来讲将是颠覆性的。”

单从数据来说，这应该可以被称为“吓人”的技术，杨士宁博士口中的目前世界最快的3D NAND I/O速度似乎指的是三星上个月宣布量产的第五代V-NAND 3D堆叠闪存。该技术采用的是TLC颗粒，内部包含超过850亿个3D TLC CTF存储单元，每个单元可以存储三位数据，核心容量为256GB。三星的第五代V-NAND 3D堆叠闪存业界首次采用Toggle DDR 4.0接口，传输速率提升至1.4Gbps，与前代64层堆栈的V-NAND闪存相比提升了40%。

那么说来，有媒体用“叫板三星”来做标题就显得非常自然。不过拿刚公布的技术来对比三星宣布量产的技术，是否合适呢？

这就让TechSugar小编想到了另一个引起轰动的存储技术——3D Xpoint。早在2005年，英特尔和美光成立了一家合资公司英特尔-美光闪存科技（IMFT），旨在共同制造NAND闪存，第一款产品就是72nm的平面NAND。这个新型的3D XPoint就是该合资公司于2015年研发。

当时可谓风光一时，因为根据英特尔官方说法，“3D XPoint闪存各方面都超越了目前的内存及闪存，性能是普通闪存的1000倍，可靠性也是普通闪存的1000倍，容量密度是内存的10倍，而且是非易失性的，断电也不会损失数据。” 后来证实1000倍的速度只是理论值，目前使用3D XPoint介质的产品虽然有显著的速度提升，但并没有达到这样的效果。不过随着大数据、人工智能的发展，3D Xpoint还是令人充满向往的。

奈何就在上个月，英特尔和美光正式宣布双方的3D XPoint共同开发计划即将在2019年划下句点。不过英特尔相关业务的高管在接受《EE Times》的电话采访时，表示了对这个技术的固执。

而美光这边，在今年6月份的时候预告了2018年下半年96层3D NAND技术将会开始批量出货，并计划打造超过120层的第四代3D NAND。另一个存储界的巨头——SK海力士正处于72层堆叠产品阶段。而东芝\西部数据宣布成功开发采用96层BiCS4架构的第二代3D QLC NAND，并预计2018年下半年开始供货。可以看出，在3D NAND的市场上，三星带着一批狂徒们往前猛冲。毕竟这也是一份美差事，靠这个产品每家公司都赚的盆满钵满。

最后我们再将目光回到长江存储身上，虽说目前其3D NAND存储技术的进度有些落后，但背后的精神值得点赞。

“熬”过来的长江存储

说到长江存储就不得不提紫光和武汉新芯，其中武汉新芯成立于2006年，是湖北省和武汉市下定决心进军集成电路制造领域的产物。起初是做DRAM，后因DRAM价格低谷周期原因而放弃，转为生产NAND Flash闪存。2010年其订单数量急剧下降，甚至面临公司出售的窘境，届时国外多家企业也对其垂涎。生存状况一直处于艰难的武汉新芯在武汉市政府的坚持下，最终成为中芯国际子公司。奈何业绩一直很难看，中芯国际的10亿注资只能作罢。直到国家集成电路大基金的出手，才让武汉新芯出现转机。2016年3月武汉新芯宣布，将投资240亿美元在武汉打造一个世界级的半导体存储企业，集中精力研究生产NAND FLASH和DRAM。

另一个主角紫光，是在2016年7月份参与进来，在武汉新芯基础上成立了长江存储。武汉新芯将成为长江存储的全资子公司，而紫光集团则是参与长江存储的二期出资。当年12月底，由长江存储主导的国家存储器基地正式动土。

2017年1月，紫光集团进一步宣布投资300亿美元(约2000亿人民币)，在江苏南京投资建设半导体存储基地，一期投资100亿美元，建成月产能10万片，主要生产3D NAND FLASH、DRAM存储芯片。2月份中科院微电子所的网页上就传来了令人振奋的消息，国产32层3D NAND FLASH芯片取得突破性进展，通过电学特性等各项测试。

2017年9月长江存储新建的国家存储器基地项目（一期）一号生产及动力厂房实现提前封顶。这年的11月，有媒体报道了长江存储已经成功研发32层3D NAND Flash芯片。对此，赵伟国在央视财经频道《对话》栏目中表示，“这枚芯片价值10亿美元。这是一枚32层64G存储芯片，是长江存储1000人干了2年时间研发出来的。”