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固态硬盘nand芯片小Z聊固态：NAND闪存颗粒的打开方式

发布时间 : 2024-10-09

作者 : 小编

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小Z聊固态：NAND闪存颗粒的打开方式

关注固态硬盘产品的各位朋友应该发现了，近来几乎各大品牌的固态硬盘产品都涨价了！虽然涨幅不算太大，但是在价格十分敏感的电子消费产业，还是十分耐人寻味的，特别是一些经典热销产品的涨价就更是让人看不懂了。

下图是笔者统计过的，从6月15日起到6月30日止，京东商城上热销的部分品牌的销量最高产品的价格变化图。通过图表可以看到，除了金士顿和浦科特旗下的两款固态硬盘在统计中没有大的变化外，其余各大品牌，诸如三星、东芝、闪迪、ocz等都有着不同幅度的涨价。

在前面几期的“小Z聊固态”中，我们知道固态硬盘最大的制造成本其实在于闪存颗粒，闪存颗粒的价格变化直接影响到固态硬盘产品的价格变化。看到这里，我想部分朋友已经可以猜到为什么此次固态硬盘产品集体涨价了。

没错，原因就和上次机械硬盘因为泰国洪水淹没大部分机械硬件加工商导致全行业涨价一样，此次三星位于西安的全球最大的NAND闪存制造厂的停电事故，影响了NAND的正常生产，再加上处于闪存颗粒生产的旺季，市场上的NAND闪存供不应求，因而出现了大范围的固态硬盘价格上扬。

那么又有人问了，“一个三星NAND闪存厂竟能影响到全行业？难道没有其他闪存厂能够替代它吗？”

今天，小Z就借着这个话题和大家一起聊聊闪存颗粒和闪存厂的那些事。

在固态硬盘领域，掌握了闪存颗粒几乎可以说就掌控了固态市场。目前，全球范围内从事NAND flash的厂商大大小小不计其数，但具有统治地位的就只有区区六家，他们分别是三星（Samsung）、东芝（Toshiba）、英特尔（intel）、海力士（SK hynix）、美光（Micron）、闪迪（SanDisk），这六家从事NAND FLASH制造的厂商几乎垄断了全球大部分的市场份额，接下来我们就一一介绍。

半导体霸主：英特尔（intel）

英特尔公司（IntelCorporation）总部位于美国加州，工程技术部和销售部以及6个芯片制造工厂位于美国俄勒冈州波特兰。

英特尔的创始人罗伯特·诺伊斯RobertNoyce和戈登·摩尔GordonMoore原本希望他们新公司的名称为两人名字的组合——MooreNoyce，但当他们去工商局登记时，却发现这个名字已经被一家连锁酒店抢先注册。不得已，他们采取了“IntegratedElectronics（集成电子）”两个单词的缩写为公司名称。现任CEO是BrianKrzanich。

英特尔公司在随着个人电脑普及，英特尔公司成为世界上最大设计和生产半导体的科技巨擘。除了为全球日益发展的计算机工业提供建筑模块，包括微处理器、芯片组、板卡、系统及软件等，公司在半导体顶层技术的研发中始终处于世界领先地位，拥有多项半导体生产专利技术，长期位列全球半导体厂商排行榜的首位。

intel早期闪存颗粒的编号信息

在固态硬盘领域，早期的英特尔自产自研的闪存颗粒，多用于自家高端产品，或是合作紧密的友商产品中，几乎很少输出。

到了中期，英特尔和美国著名的半导体厂商美光进行了深度合作，共建晶圆制造厂，并将晶圆厂中品质和纯度较高的闪存颗粒用于自家的产品，如intel 710系列就是采用的eMLC企业级颗粒，而将品质低的颗粒用于低端产品和输出到第三方，例如intel 320系列以及部分威刚、OCZ产品，在此就不一一论述了。

intel 540s采用海力士16nm闪存颗粒

到了后期，也就是现在intel几乎已经很少在中低端产品中使用自家颗粒了，会根据产品定位不同，灵活选择。例如，最新发布的针对消费级市场的INTEL 540S系列就是采用的海力士16nm闪存颗粒，而面向高性能和安全应用的SSD Pro 5400s则是采用美光和intel合资的16nm闪存。

晶圆之光：美光（Micron）

美光科技（MicronTechnology，以下简称美光科技）位于美国爱德荷州首府波伊西市，于1978年由WardParkinson、JoeParkinson、DennisWilson和DougPitman创立，1981年成立自有晶圆制造厂。

美光科技是全球最大的半导体储存及影像产品制造商之一，其主要产品包括DRAM、NAND闪存和CMOS影像传感器。美光科技先进的产品广泛应用于移动、计算机、服务、汽车、网络、安防、工业、消费类以及医疗等领域，为客户在这些多样化的终端应用提供针对性的解决方案。

在1990年代初期，美光科技成立MicronComputers（美光电脑）子公司来制造个人电脑，该公司即后来的MicronElectronics（美光电子）。

1998年亦并购了Rendition公司来制造3D加速芯片。

2002年美光卷入了内存价格操纵丑闻。

2007年3月21日首次在中国西安成立了工厂，主要生产DRAM和NAND快闪存储器。

美光flash颗粒的命名规则

在固态硬盘领域，美光和intel进行了深度合作，并于2006年在美国犹他州Lehi地区合资共建，25nm工艺闪存制造厂IMFT，而根据相关文件披露，IMFT生产的晶元，49%销售给Intel，另外51%则归美光。

除了生产闪存颗粒，美光还拥有固态硬盘生产线以及市场终端品牌英睿达。不同于intel闪存颗粒，多用于自家产品，美光的闪存颗粒因其性能稳定，深受OEM厂商热捧，并大量输出到各大OEM厂商以及各大品牌固态硬盘厂商。

自产自销：三星（Samsung）

如果说英特尔是半导体行业的绝对领路人和开创者的话，那么三星毫无疑问是最强的追逐者和竞争者。

三星电子（SamsungElectronics）作为韩国电子产品生产企业，是韩国规模最大的企业，同时也是三星集团子公司中规模最大且在国际市场处于领先地位的企业。

该公司在全世界共65个国家拥有生产和销售法人网络，员工数多达157，000人，早在2009年超越惠普（HP）跃升为世界最大的IT企业，其中LCDTV、LEDTV和半导体等产品的销售额均在世界上高居榜首。

在庞大的三星集团内部，半导体事业部可谓是打造三星帝国的一等功臣。

三星集团创始人李秉哲不顾公司众人反对，毅然决然地于1983年在日本东京正式开始进军半导体行业。对此他曾经表示，三星符合韩国缺乏资源的自然条件，只有开发高附加值、技术含量高的产品才能实现企业的第二次飞跃。

在此后的10个月内，三星电子在世界上第三个推出64KDRAM，这在国内外经济界引起强烈反响。然而，日后由于半导体价格暴跌，企业在事业之初陷入困境。尽管如此，三星的存储器半导体依然取得了长足的发展，1992年率先开发成功64MDRAM，终于在世界上确保了最强的技术实力；1993年如愿以偿地荣登存储器半导体世界第一的宝座。此后于1994年和1996年连续开发成功256M和1GDRAM，这同样拥有‘世界最先开发’的荣耀，这样，半导体逐渐成为韩国具有代表性的产业。2002年NANDFlash位居世界榜首；2006年与2007年分别在世界上率先研制成功50纳米级DRAM和30纳米级NAND等，三星电子在存储器领域的占有率超过30%，成为业界的强者。

三星750evo采用自家闪存颗粒

拥有大量的世界顶尖的半导体专利技术的三星，近些年也没有停止研发的脚步。就固态硬盘行业而言，三星是业界首个将TLC闪存颗粒运用于固态硬盘产品的厂商，同时研发出全球领先的3D-NAND闪存颗粒技术，极大的提升了闪存颗粒的实际使用容量，进一步压缩了闪存颗粒的体积，引发了闪存颗粒的又一次革命。

三星flash颗粒编号信息表

作为半导体厂商，三星也和intel一样，有着完整的闪存颗粒生产线，却都仅将颗粒运用于自家产品，三星家更是做得彻底，所有原产颗粒都不允许输出，仅装备于自家固态品牌。因而，很多关于三星闪存的具体参数信息很少见诸于网络。

闪存缔造者：东芝（Toshiba）

作为我们的邻居，韩国在闪存制造上有三星，而日本则有东芝。

东芝（TOSHIBA）是日本最大的半导体制造商，亦是第二大综合电机制造商，隶属于三井集团旗下。东芝原名东京芝浦电气株式会社，1939年由株式会社芝浦制作所和东京电气株式会社合并而成；从1875年开创至今，已经走过了133年的漫长历程。

早在80年代东芝与NEC是世界上最大的两家半导体制造商，同时东芝还是闪存存储标准SD协会的董事会成员之一，是多项规格标准的制定者和推动者，拥有着半导体闪存行业多项世界第一和生产专利，到了90年代，东芝已经成长为世界排名前5的芯片厂，在2008年东芝排名第3，仅次于英特尔和三星，但排在德州仪器和意法之前，到了今天东芝依旧在世界半导体行业、芯片制造行业有着举足轻重的作用。

具体到固态硬盘领域，东芝原厂闪存颗粒几乎占领了主流的固态硬盘市场，成为有一定实力的固态硬盘厂商首选颗粒。究其缘由，一则是东芝近百年的生产制造经验带来的严格的品控，二则是东芝乐于向外输出优质原厂闪存颗粒。

目前，几乎所有大品牌的固态硬盘厂商都使用过东芝相关型号的闪存颗粒。例如浦科特全系列M6V/M7V/M6S PLUS等产品，还有金士顿的v300/uv400，OCZ几乎全系列等。

东芝flash颗粒编号示意图

除了制造原厂闪存颗粒外，还有更多的二线厂商使用东芝原厂的白片颗粒，以及部分厂商使用的东芝黑片，可以说几乎所有主流固态硬盘厂商都使用过东芝制造的闪存颗粒。

同时和三星、intel一样，东芝自家也有固态硬盘终端产品，从开山之作东芝Q系列，东芝Q200，东芝Q300一直到东芝Q300 PRO,每一款源自东芝的新品都带给消费者许多惊喜。

性价比之王：海力士（SK Hynix）

闪存颗粒作为固态硬盘制造中最花费成本的核心器件，提供极高性价比的产品也是能有极大的市场。

海力士脱胎于韩国另一家半导体制造企业现代内存,并于2001年更名为海力士，2012年正式更名为SK hynix。

海力士半导体在1983年以现代电子产业有限公司成立，在1996年正式在韩国上市，1999年收购LG半导体，2001年将公司名称改为(株)海力士半导体,从现代集团分离出来。2004年10月将系统IC业务出售给花旗集团，成为专业的存储器制造商。2012年2月，韩国第三大财阀SK集团宣布收购海力士21.05%的股份从而入主这家内存大厂。

海力士半导体多年前已经在韩国制造了4条8英寸晶圆生产线和一条12英寸晶圆生产线，并在美国俄勒冈州有一条8英寸生产线。2004年及2005年全球DRAM市场占有率处于第二位，中国市场占有率处于第一位。并在世界各地有销售法人和办事处，共有员工15000人。

海力士部分flash颗粒产品编号示意图

如今的海力士半导体，一直以行业最高水平的投资效率、生产效率、销售效率，在竞争激烈的半导体行业站稳脚跟，并以快速的更新能力和极高的性价比，成为众多固态硬盘厂商欢迎的原厂颗粒提供商。

目前，intel旗下多款产品采用了海力士颗粒，例如从intel pro 2500到最新的intel 540s。同时国内许多新兴厂商都在使用有着高性价比的SK Hynix闪存颗粒，例如金泰克等。

闪存帝国：闪迪（SanDisk）

在闪存卡领域，闪迪绝对是行业的巨擘，而在固态硬盘领域，闪迪也凭借着其拥有着完整的闪存颗粒加工体系，成为固态硬盘行业的巨头之一。

SanDisk (闪迪)公司是全球最大的闪速数据存储卡产品供应商。诞生于1988年加利福尼亚帕罗奥多，该公司由非易失性存储技术领域的国际权威Harari Eli博士在1988年创立。

闪迪作为全球唯一一家有权制造和销售所有主要闪存卡格式的公司，拥有超过4900多项关于存储、闪存颗粒等相关技术的专利，并在全球各地拥有着多条闪存颗粒加工制造厂。

闪迪至尊极速系列采用闪迪颗粒

早在2005年，就和日本存储大厂东芝合作，在位于日本四日市运营处的建立起NAND flash闪存 300mm工艺的晶片制造厂，并与2011年正式投入生产。

鉴于闪迪在闪存卡拥有着全球唯一的全系列生产线，因而闪迪原厂的闪存颗粒多用于自身产品消化，并没有大规模投入市场。同时鉴于在NAND flash生产上，闪迪几乎和东芝成为一家人，许多相关产品编号信息暂时无法查询。

总结：

intel和美光、东芝和闪迪、自产自销的三星、性价比的海力士，目前市场上存在的闪存颗粒六大巨头都根据自己的实际特点，你追我赶的占领市场高地，近乎垄断了固态硬盘闪存颗粒的所有市场份额。

然而就六大品牌内部比较，由于各大品牌的侧重点不同，主攻方向的差异。在没有限定的前提下，无法区分到底谁家颗粒好，谁家颗粒烂，但是唯一具有参考意义的便是，下次选购固态硬盘的时候，有这六大厂商的品牌logo，至少要比没有品牌logo来路不明的颗粒强得多得多。

致态TiPlus7100 4TB固态硬盘评测 “Gen4卷王”开始卷自己了！

固态硬盘已经成为现代装机的必选配件，但各种3A大作动辄几十GB上百GB，玩家们即使坐拥有TB级别也直呼吃不消，尤其现在适逢“黑五”打折季，想要“喜加一”而又不做选择题，唯有更高容量的固态硬盘方能解愁。在玩家们的千呼万唤中，致态终于发布了旗下明星产品——TiPlus7100“超大杯”版本，凭借4TB的容量、PCIe4.0饱和带宽的性能以及优秀的产品口碑，或将成为PCIe4.0固态硬盘中的一匹超级“黑马”。

致态TiPlus7100有着“六边形战士”的美誉，也被称为Gen4“卷王”，在之前的测试中就给我们留下极为深刻的印象。而这次发布的4TB版本也是致态品牌的第一款4TB固态硬盘，进一步增强了它的各种Buff，因为“超大杯”不止意味着装的更多，还有诸多的好处让你想象不到，例如可以提供更高容量的SLC缓存、更高的NAND耐久度、更高的全盘写入寿命TBW。而同一型号的高容量的版本，往往搭配数量更多的NAND FLASH芯片，还有着更高的性能优势。因此致态TiPlus7100 4TB的表现让人更加期待。

在评测开始前，让我们先快速了解一下致态TiPlus7100 4TB的产品特性

1、容量高达4TB；

2、标称顺序读写速度高达7000MB/s和6000MB/s；

3、采用高性能DRAMLess无缓存主控方案；

4、随机读写性能高达900K IOPS和800K IOPS；

5、采用晶栈®Xtacking®3.0架构长江存储原厂TLC闪存颗粒，接口带宽高达2400MT/s；

6、超高容量SLC智能缓存设计，持久读写无压力；

7、高达2400TBW（全盘写入寿命），5年质保硬核品质。

8、新增散热标签

1 经典外观升级散热标签

致态TiPlus7100 4TB采用标准的M.2 2280规格，适用于绝大部分的台式机主板、笔记本电脑和PS5游戏机等。外观延续了致态TiPlus7100的经典设计，黑色的PCB沉稳大气，搭配致态传统风格的标签颇有高级感，值得一提的是，产品标签下方还覆盖了一张散热贴，进一步强化散热，可以说“卷王”这次卷到自己身上了。

致态TiPlus7100 4TB依然为单面芯片设计，PCB背面没有任何的元件，对于一些空间空间局促的设备有着不错的兼容性，发热量也更低一些，大面积的敷铜走线可提高信号传输稳定性，还能起到辅助散热的效果。

移去正面的散热标签，可见致态TiPlus7100 4TB采用DRAMLess方案，4颗NAND颗粒占据了近三分之二的PCB面积，主控芯片的周围也布满了贴片元件，视觉效果相当饱满。通常来说，同型号的固态硬盘NAND芯片数量越多，不仅容量更大，理论读写速度也更高，寿命也更长。

核心元件NAND FLASH为长江存储原厂3D TLC芯片，这也是致态品牌固态硬盘的硬核品质所在，基于晶栈®Xtacking®3.0技术打造，拥有高达2400MT/s的闪存接口带宽，让致态TiPlus7100 4TB无需外置DRAM缓存芯片也能拥有7000MB/s和6000MB/s标称读写速度，真正释放“满血”PCIe4.0性能。

晶栈®Xtacking®是长江存储的独家创新技术，通过在两片独立的晶圆上，分别加工外围电路和存储单元，再通过晶栈®Xtacking®技术进行键合，在实现更高存储密度、更快的I/O传输速度的同时，也减小了芯片面积，同等面积基础上能够提供更多的存储单元，还能实现较高的耐久度，例如致态TiPlus7100 4TB的单颗NAND容量高达1TB，整体耐久度高达2400TBW。

2 基准测试 “Gen4卷王”再次强势开卷

Crystal Disk Info显示致态TiPlus7100 4TB采用PCIe4.0x4传输模式，支持NVMe2.0标准，26℃室温下闲时温度稳定在44℃，可用容量为4096.7GB，实打实的足容量设计给用户带来更多的实惠。

测试开始前先介绍下我们的测试平台

基准测试，我们从连续性能、4k随机性能、整体综合性能和游戏载入性能等维度展开。先看Crystal Disk Mark的测试成绩，致态TiPlus7100 4TB最高连续读写速度达到了7434.42MB/s和6515.15MB/s，不仅大幅超过7000MB/s和6000MB/s的标称值，甚至逼近了PCIe4.0的带宽极限，可谓不鸣则已，鸣则惊人。

在用于成绩比对的TxBENCH测试中，致态TiPlus7100 4TB的最高连续读写速度达到了7158.775MB/s和6698.360MB/s，写入速度甚至比Crystal Disk Mark还要亮眼。

4K随机性能也是衡量一块固态硬盘整体性能的重要参数，尤其是操作系统的启动和游戏的加载都要访问大量的细碎文件。从Crystal Disk Mark的测试成绩可知，TiPlus7100 4TB在512队列深度下的4K随机读取性能达到977K IOPS，小幅超出标称性能，而随机写入性能达到1081K IOPS，不仅大幅超出标称数据，甚至还超过了随机读取性能，可以说是不小的惊喜。

3 高阶测试更高的SLC缓存、更出色的温控

在消费级固态硬盘中，存储厂商普遍采用SLC缓存技术来提升TLC和QLC闪存的性能，就是划出一部分存储空间作为缓冲区，通过模拟SLC的写入方式达到“加速”写入的效果，因此SLC缓存的大小直接影响用户的日常体验。SLC缓存通常为标称容量的30%左右，或者采用动态SLC缓存策略，因此高容量固态硬盘会提供更多的SLC缓存空间，这也是致态TiPlus7100 4TB超高容量的另一大优势。

在HD Tune Pro中我们向致态TiPlus7100 4TB写入290GB（超过290GB会直接报I/O错误）的数据，通过速度曲线可看出写入速度基本维持在6000MB/s的水平，非常的平稳，没有出现大幅波动和掉速的情况，可见其SLC缓存容量非常可观。

为了进一步探索致态TiPlus7100 4TB固态硬盘的真正性能，我们使用专业的存储测试软件IOmeter在固态硬盘未初始化状态下，展开128KB 32队列顺序写入和4KB 32队列的随机写入测试。

在128KB 32队列顺序写入测试中，致态TiPlus7100 4TB最高写入速度在6300MBps，随后在5500MBps--5700MBps区间持续了大约88秒，之后回落到1900MBps--2600MBps区间持续了1249秒进入稳态，TLC闪存直写速度在900--1000MBps，在第2150秒完成GC回收，写入速度又提升至1900MBps--2600MBps区间。从图形可知致态TiPlus7100的TLC闪存直写速度非常可观，而且空盘SLC缓存容量预估达到总容量的30%以上，这是小容量固态硬盘难以企及的。

待主控Trim50分钟后，再执行45分钟的100%4KB随机写入。从测试图表中可知致态TiPlus7100 4TB初始最密集的随机区间在17200--19300IOps，1423秒后SLC缓存空间耗尽，稳态性能在9000--12700IOps左右，因此这块固态硬盘当做游戏仓库盘再合适不过了。

在进行在128KB 32队列顺序写入的高压测试中，我们同步记录了致态TiPlus7100 4TB的温度变化。在25℃的室温下，其最高温度仅有48℃，测试完成后温度落至45℃，可见全新升级的散热标签效果非常显著，长时间高负荷数据写入也不用担心过热导致性能下降。

4 应用测试符合高阶水准

接下来我们使用PCMARK10完整系统盘测试和3DMARK存储测试DLC，模拟日常使用和游戏加载，来评估致态TiPlus71004TB固态硬盘的表现。经测试，TiPlus7100 4TB在PCMARK10的测试成绩为3667分，带宽为577.17MB/s，平均存储时间45μs；在3DMARK的测试中得分为3478分，平均带宽为588.53MB/s，平均存取时间为51us，符合高阶性能PCIe4.0固态硬盘的定位。但这两项测试比较依赖测试平台的整体硬件配置，故测试成绩仅供参考。

最后的游戏模拟载入测试，我们使用FFXIV EndWalker Benchmark这款游戏的Demo来进行。它可以记录所有测试场景的载入时间，并进行最终评分。经测试TiPlus7100 4TB的得分为8008分，全部的转场载入时间仅为7.319秒。

我们翻出之前的TiPlus7100 1TB的测试，其得分为7410分，全部转场载入时间为23.615秒，可见TiPlus7100 4TB的游戏加载性能提升十分惊人，

5 测试总结

卷来卷去卷了自己，可以说是致态TiPlus7100 4TB的最佳写照。致态TiPlus71004TB不仅拥有“海纳百川”之力，在性能真正问鼎PCIe4.0的极限，超高容量的SLC缓存更是大幅提升用户的存储体验，同时还带来更高的全盘写入寿命。而全新升级的散热标签，更是带来令人满意的温控表现，即使在PS5和笔记本的狭小空间也不用担心过热的问题，可以说这款“超大杯”带来的惊喜远超人们的想象。

作为国内知名的存储品牌，致态基于长江存储的晶栈®Xtacking®闪存技术，坚持产品创新，并以原厂颗粒的品质保证，持续不断为用户带来更优质的存储体验。而长江存储的晶栈®Xtacking®技术历经多年的发展，不断进步，让PCIe4.0固态硬盘实现“满血”输出。未来致态还能带来什么样的惊喜，让我们拭目以待吧。

小Z聊固态：NAND闪存颗粒的打开方式

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