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nand闪存烧写 NAND闪存这些年：QLC也没那么脆弱

发布时间 : 2024-11-23

作者 : 小编

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NAND闪存这些年：QLC也没那么脆弱

NAND Flash是目前最常见的存储芯片，当其存储密度不断提升的同时，成本也会变得越来越敏感，因为Flash闪存的成本取决于其芯片面积，所以如果可以在同一区域存储更多数据，Flash将更具成本效益。

我们都知道固态硬盘采用闪存颗粒NAND Flash作为存储介质，所以它是固态硬盘中最重要的构成部分，其好坏也就决定着固态硬盘质量的好坏，而我们目前常见的NAND闪存主要有四种类型：Single Level Cell（SLC），Multi Level Cell（MLC）和Triple Level Cell（TLC），还有一种尚未大规模普及的QLC。

860 QVO

现在我们来认识下SLC、MLC、TLC、QLC

不难理解，MLC Flash是可以在与SLC相同的区域中存储更多的数据，同上，TLC则是在相同的区域内能比MLC存储更多的数据，而QLC则是比TLC能存储更多的数据。

区别

在SLC闪存中，每个存储单元仅存储一位信息，这使得读取单元格更快捷，因为磨损的影响小这也增加了单元的耐久性，进而增加了寿命，但其单元成本较高；MLC闪存每个存储器单元存储两位信息，读取速度和寿命都低于SLC，但价格也便宜2到4倍；MLC闪存的低可靠性和耐用性使它们不适合企业应用，创建了一种优化级别的MLC闪存，具有更高的可靠性和耐用性，称为eMLC；TLC Flash每个存储器单元存储3位信息，优势在于成本与SLC或MLC闪存相比要低得多，较适合于消费类应用，而到QLC Flash则是每个存储器单元能够存储4位信息以存储更多的信息，寿命也会相应低于TLC。

3D NAND助力QLC普及

说到这里就不得不提3D NAND，它的原理就是通过在同一晶片上垂直堆叠多层存储器单元，所以能够实现更大的存储密度。

第一批3D Flash产品有24层。随着该技术的进步，已经制造出32,48,64甚至96层3D闪存。3D闪存的优势在于同一区域中的存储单元数量明显更多。这也使制造商能够使用更大的制程工艺节点来制造更可靠的闪存。

3D NAND

一般来说，厂家为了更大的存储容量会使用更先进的制程工艺提升单位面积的存储容量，但由于闪存独特的电子特性，制程工艺越先进，寿命也就会越短，所以TLC在发展过程中会遇到寿命问题，但由于3D NAND是利用了垂直空间，提升容量。所以厂商没有必要使用更先进的制程工艺，转而使用更为老旧的制程工艺保证TLC的寿命，然后通过3D NAND增加容量。

在主要的NAND厂商中，三星是最早量产了3D NAND，其他几家公司在3D NAND闪存量产上要落后三星至少2年时间，在3D NAND路线上，三星也研究过多种方案，最终量产的是VG垂直栅极结构的V-NAND闪存，目前已经发展了五代V-NAND技术，堆栈层数从之前的64层提高到了90层以上，TLC类型的3D NAND核心容量更大，目前最新的技术在自家的860及970系列SSD上都有使用。

860 QVO

QLC能够迅速落地，有如此成就离不开3D NAND技术的发展，正是如此，借助3D NAND技术，QLC才能够实现1000PE的寿命，目前能够推出QLC的厂商，也都是通过3D NAND实现的。大家对QLC的最大焦虑就是寿命，真正了解QLC以后，自然会消除焦虑，目前已经有多家厂商对外表示自家3D QLC闪存的可擦写寿命为1000PE。

三星第五代V- NAND技术已经足够成熟，再配合以QLC闪存这也就使得固态硬盘在容量上轻松步入TB时代，三星作为全球领先的闪存厂商，去年首发采用QLC闪存的SATA SSD,860QVO就已经能够实现单颗1TB的闪存颗粒，目前发售的版本最高甚至可以达到4TB，这也意味着SSD进入TB级时代。

QLC+3D NAND带来更多可能

NAND闪存已经进入3D NAND时代了，在2D NAND闪存时代，厂商为了追求NAND容量的提升，需要不断提升NAND制程工艺，但在3D NAND时代，提升NAND容量靠的不是微缩制程工艺了，而是靠堆栈的层数，所以工艺变得不重要了，比如三星最初的3D NAND闪存使用的还是40nm工艺，可靠性要比20nm、10nm级工艺高得多。

由于TLC问世于2D NAND闪存时代，所以遭遇了诸多寿命、性能上的考验，最初发布的TLC闪存P/E寿命只有100-150次，但是随着NAND技术的进步、纠错技术的改良，P/E寿命不断提升，从TLC闪存的进阶之路我们便不难看出这个道理，所以这个发展之路对于QLC闪存同样适用。

任何新技术的普及都不是一帆风顺的，所以大家对QLC闪存的寿命担心也很正常，从内部结构来看，确实QLC闪存的寿命要低于TLC，但现在3D NAND时代的QLC闪存在可靠性上跟2D NAND时代的TLC、QLC完全不同，P/E寿命不是问题，目前主流的QLC闪存P/E已经能够达到将近1000，并不比TLC闪存差多少。

连续读写

三星作为全球主要的闪存厂商，新技术一直领先于市场，我们目前已经能够看到消费级的QLC闪存硬盘860QVO，而且三星为其提供了3年时间的质保或者1440TBW的总写入，且连续读写测试能达到跟TLC同级的水平，大约写入100GB时速度下降为100MB/s，但这依旧要远远高于机械硬盘的速度。

QLC闪存现在能够问世从根本上来说是市场需要，我们都知道内存的速度要比SSD快，但是SSD又要比机械盘快，性能虽然逐渐降低，但是换来的是更大的容量，所以随着技术发展势必会有TB级起步的超大容量SSD来取代机械硬盘的位置，而历史将这个任务交给了QLC闪存。

QLC闪存时代已经来临

由于内部架构原因，QLC闪存读写速度要低于TLC闪存，但是要远远高于机械硬盘，并且拥有同等TB级的容量，随着5G逐渐进入商用，我们个人的存储需求势必进一步加大，有不少科研机构预计了我们未来的硬盘使用场景，未来更可能是以500GB左右的TLC或者MLC闪存盘来做系统主盘，用2T或者更大的QLC闪存盘当做仓库盘这样便能完美的发挥各自优点，避开不足。

可以说QLC闪存的时代已经来了，三星QLC闪存已经开始出货，我们在电商平台已经可以看见三星的860QVO在出售，最高容量可以支持4TB，很明显QLC闪存最大的优势是能够实现更大的容量，无论是消费级还是企业级，而这靠TLC是无法实现的。

与机械盘相比，无论是连续读写、随机读写亦或是功耗和噪音它都是完全胜出，所以取代机械硬盘应该只是时间问题了。

完

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NAND闪存生变局？

随着供应商减产有效，存储芯片价格回升，半导体存储器市场终于开始走向回暖，从市场动态和需求变动来看，作为存储器两大产品之一的NAND闪存迎来新一轮变局。

供应商动静不断：涨价、调升产能利用率

NAND闪存芯片自去年第三季起开启反弹，已连续多月上涨。TrendForce集邦咨询认为，在面对2024年市场需求展望仍保守的前提下，芯片价格走势取决于供应商产能利用率情况。近期，NAND闪存产业链动态频频，部分厂商透露涨价意愿，或调升产能利用率。

主控芯片供应商慧荣科技总经理苟嘉章表示，NAND Flash第二季价格都已谈完，会涨价20%；第一季部分供应商开始获利，第二季后会让多数供应商赚钱。

群联CEO潘建成则认为，SSD固态硬盘进一步提价可能会严重降低市场需求，如果价格过高，需求将再次开始动摇，并建议NAND制造商停止减产，开始满足需求，而不是任由低供应和高需求抬高价格。

从产业链端看，三星西安工厂开工率大幅上行以及铠侠或调整减产计划。三星方面，据外媒《THE ELEC》报道，三星电子位于中国西安的NAND闪存厂开工率恢复到了70%左右。去年下半年，三星将该厂的开工率降低到了20~30%。这是该晶圆厂自2022年底存储芯片价格和需求开始下滑以来的最低点。

西安工厂是三星电子唯一处于韩国境外的存储半导体生产基地，月产能为20万片300mm晶圆，占三星整体NAND产量的40%。三星电子计划将其西安NAND闪存工厂升级到236层NAND工艺，并开始大规模扩张。据了解该公司将于2024年在西安工厂陆续引进可生产236层NAND的设备。

铠侠方面，该公司不久前表示将重新审视自2022年以来一直实施的电子设备存储介质闪存的减产计划，并增加产量。铠侠预计到今年3月，其NAND工厂的利用率将恢复到90%左右，具体取决于需求。

不过，TrendForce集邦咨询指出，先前预测2024年第一季NAND Flash合约价季涨幅约20~25%。虽然目前市场对第二季整体需求看法仍属保守，但NAND Flash供应商已在2023年第四季下旬，以及2024年第一季调升产能利用率，加上NAND Flash买方也早在第一季将陆续完成库存回补。因此，NAND Flash第二季合约价季涨幅将收敛至10~15%。

市场格局：三星仍霸榜，两大厂或合并

目前NAND闪存市场仍保持以五大厂为主的格局，其中三星和SK海力士占据了半壁江山。

据TrendForce集邦咨3月6日研究显示，在2023年第四季度NAND Flash市场中，三星（Samsung）仍稳坐首位，市占率较前一季度31.4%增长至36.6%；其次是SK集团（SK Group），市占率较前一季度20.2%增长至21.6%。之后依次是西部数据（Western Digital），市占率较前一季度16.9%下降至14.5%；铠侠（Kioxia），市占率较前一季度14.5%下降至12.6%；美光科技（Micron），市占率较前一季度12.5%下降至9.9%。

值得注意的是，西部数据计划与铠侠合并的事件自2021年至今仍未有结果。据市场透露消息，合并谈判受到某竞争对手的反对，而导致终止。日媒此前指出，双方可能将在4月下旬重启合并协商。另据外媒引援知情人士说法称，贝恩资本正与相关公司洽谈，寻求重启西部数据与铠侠的合并谈判。据悉双方拟合并后，将创建一家控制全球NAND闪存市场三分之一的公司。

若合并成功，西部数据计划与铠侠新建的公司将占有超过30%的市占率，NAND闪存市场格局将发生变动。

近期，西部数据又有所动作。3月5日，西部数据宣布，在NAND Flash业务拆分后，将保留原名，专注经营核心HDD业务，并表示这一分拆过程有望在2024年下半年完成。根据公布内容，现任西部数据全球运营执行副总裁Irving Tan将出任剩下的独立HD公司的CEO，继续以西部数据的身份运营。现任CEO David Goeckeler则受命转往NAND Flash部门成立的新公司，出任新公司执行长。

西部数据将剥离一直面临供应过剩问题的NAND Flash业务的消息一经公布，引起业界热衷讨论。不过该公司认为，此举有望加速创新并带来新的增长机会。同时，由于资本结构独立，与统一的公司相比，两个实体的运营效率将更高。

展望：Q1 NAND Flash产业营收或季增两成

从产业营收看，TrendForce集邦咨询最新研究指出，2023年第四季NAND Flash产业营收达114.9亿美元，季增24.5%。主要受惠于终端需求因年终促销回温，加上零部件市场因追价而扩大订单动能，位元出货较去年同期旺盛；同时企业方面持续释出2024年需求表现优于2023年的看法，且启动策略备货带动。

展望2024年第一季，TrendForce集邦咨询认为，在供应链库存水位已大幅改善以及价格仍处于上涨的态势下, 客户为避免供货短缺及成本垫高的风险, 持续增加采购订单。因此, 尽管第一季为传统淡季，但受惠订单规模持续放大，激励NAND Flash合约价平均涨幅高达25%，故TrendForce集邦咨询预估第一季NAND Flash产业营收仍会季增两成。

NAND闪存这些年：QLC也没那么脆弱

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