nand闪存时序图三星的3D V NAND的堆叠层数由32层提高到48层-行情-上海羊羽卓进出口贸易有限公司

nand闪存时序图三星的3D V NAND的堆叠层数由32层提高到48层

发布时间 : 2025-02-25

作者 : 小编

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三星的3D V NAND的堆叠层数由32层提高到48层

Techinsights讨论三星的32层与48层3D V-NAND在结构上的不同

三星己经开始量产它的48层3DVNAND芯片（48层单元栅在一个NAND中串接在一起，称作第三代）应用在SSD中，如SSDT3（mSATA及850EVOV2），NVMeSSD（PM971-NVMe）以及企业级SSD（PM1633a）

在三星最新的48层器件中是采用16个NAND管芯堆叠一起,然后用引线键合技术连结。三星的48层V-NAND器件中集成了512GB存储单元，表示每个NAND芯片是32GB(256GB)。三星的32层(第二代)V-NAND芯片包括10.67GB(85.33GB)。它的第二代与第三代V-NAND有什么不同，不会仅是32层与48层数之间的差异。

TechInsights从单元结构，材料，布局及封装全面进行分析与比较，下面是其中的亮点;

存储器密度及芯片尺寸

图1表示16个48层V-NAND芯片与两个F-Chips封装在一个MCP(multichip package)中,32层V-NAND芯片面积是84.33平方毫米，而48层芯片为99.8平方毫米,如图2所示,表示它的长度更长,面积增加了17.3%。以单位面积的存储器密度计增加到每平方毫米2.57Gb。相比先进制程的2D NAND器件如东芝的15纳米是TLC NAND是1，28Gb/mm平方.

在管芯布局方面的关键不同如下;1),平面NAND存储器阵列的面积,2),位线开关和页缓冲区的面积,3),逻辑及外围电路的面积,及4),增加F芯片。每个管芯有两个区。NAND存储器阵列的面积由48.9平方毫米增加到68.7平方毫米，表示增大40.3%。位线开关电路面积与32层一样，页缓冲区的面积减少20%。逻辑及外围电路面积减少34.8%，换句话说三星大大缩小页缓冲电路与外围电路的面积，可以进一步增加存储器密度及提高管芯的效率。在MCP结构中16芯片堆叠，每个芯片的厚度己由132微米缩减至36微米。

Figure 1. Samsung 48L V-NAND device stacked withsixteen vertically stacked NAND dice and two F-Chips, teardown image(Source: TechInsights)

Figure 2. Comparison die photograph with 32L and 48LV-NAND (Source: TechInsights)

采用Fchip新的结构

在去年ISSCC 2015会上三星提出在NAND闪存MCP中引入嵌入式F Chip结构。总体上SSD的硬件结构是由存储器控制器,NAND闪存及DRAM组成。

.F Chip实现点对点在存储器控制器与F Chip之间的I/O总线的拓扑联结,当在沟道的存根处遭受到不受欢迎的反射时。除此之外,F Chip减少在F Chip到NAND接口的电容负载,通过执行和平均分配在F Chip与NAND之间的两个内部I/O总线。它支持由I/O讯号由存储器，控制器到NAND器件的时间再分配模式。

由于在带异步接口的NAND器件中固有的时序抖动,F Chip同样可减少时间容限。一个F Chip连接8个V NAND芯片,表示在一个16个芯片堆叠结构中嵌入两个F Chip。图3表示在MCP中去除F Chip后的结构图。F Chip包括电路模块,如ROM,DCgenerator,CMD编码器,数据通路,TX/RX及引线键合区。F Chip芯片面积为0.057平方毫米。

Figure 3. F-Chip die removed from Samsung 48L 3DV-NAND MCP (Source: TechInsights)

存储器单元阵列结构与架构

与第二代32层VNAND比较，显然第三代48层VNAND单元结构有更多数量的单元栅，意味着工艺集成具有更大挑战及可控性。硅沟道孔及CSL（common source line）的沟漕付蚀工艺的深宽比分别为约33及26，相比32层V NAND更高。CTF(charge trap flash memory)或者CTL(charge trap layer)通常采用铝基的高k介质阻挡层。

选择晶体管包括SSL( string select line)及GSL(ground select line),dummy gates及bitline strap的设计与上一代一样,但是SEG(silicon epitaxial growth)硅外延的高度减小。32层V NAND器件有三层金属层,而48层V NAND有四层金属层。一个附加的新的金属层(通常称M0)加在CSL/MC层上,可能是为了提高单元设计的效率。

1y nm 2D和48层3D V NAND的成本比较

1y nm 2D平面型NAND,如16nm或15nm MLC/TLC NAND器件，它的存储器单元阵列及外围电路包括well/active/isolation(SA-STI,自对准STI)形或;cell FG/CG及周围栅的形成以及接触与互联(金属和贯孔)形成。显然在2D 平面型 NAND器件制造工艺中需要采用DPT(两次图形曝光),或者QPT(皿次图形曝光),甚至空气栅工艺来作存储器单元阵列中的active,字线及位线的图形。因此在1y nm NAND制造中通常要40-45张掩膜。

另一方面,在32层3D V NAND器件中,采用垂直硅通孔技术( CHT),及20nm的位线 half pitch(用DPT两次图形曝光)需要使用超过50张掩膜,由于反复修整在存储器阵列的边缘要与每个钨接触孔连接的如楼梯状的栅线的图形。而在48层3D V NAND中需要56张掩膜。

尽管48层与32层在存储器结构/材料及单元设计是一样的,但是栅堆叠层数的增加会引起光刻工艺的吞吐量,缺陷及成品率的问题。随着NAND制造商都热切量产48层,64层,96层,甚至128层时提高成品率成为首要任务，以及期望位成本继续呈陡坡的下降。

未来NAND闪存的技术

与3D NAND一样,2D器件的竞争发展也在进行之中。显然2D NAND的尺寸继续缩小可能己达极限,因此主要的NAND供应商如三星，东芝，新帝,美光,英特尔后SK海力士都在攻克3D NAND,通过园柱形沟道把NAND垂直的串在一起。当单元栅堆叠的层数越来越多时,相比2D NAND有望可提供更高的密度，高功能，更高可靠性及更低功耗。时至今日三星的32层及48层3D V NAND及Micron/Intel的32层 3D NAND开始量产供应市场。

东芝,新帝和SK海力士，它们的3D NAND还未量产，比预期的拖长时间。三星领先的32层及48法3D V NAND是基于电荷俘获型闪存(CTF)架构,或者称电荷俘获层(charge trap layer,CTL),采用高k阻挡层及金属栅。CTL是一层非导电层，如氮化硅层，可作为一层绝缘层,它与其它的存储器单元一样,设计用来减少单元与单元的干扰，降低误操作及增加可靠性。

由于3D NAND单元架构对于单元与单元之间的干扰不敏感,因此写入数据速率可大幅提高,功能更佳。编程的步数大幅减少及功耗低。目前48层的3D NAND,相比32层己经非常接近于2D NAND的每位价格曲线。业界正期望未来的64层 3D NAND从价格方面能比过2D NAND。未来3D NAND将继续向64层,96层及128层发展,分析它们的困难在于多晶硅沟道的迁移率,深宽比付蚀，以及缺陷与成品率控制等。

回答开初的问题三星的48层3D V NAND是否仅是垂直的堆叠层数增多？显然不是。除了垂直堆叠层数增加之外,为了提高单元的功能与效率采用多层金属层，新增嵌入式F Chip,并封装在一体，以及减少逻辑与外围电路面积近30%,以及增加芯片效率。是一次十分肯定的3D V NAND集成的进步。

从500到5000 2018年存储产品到底应该怎么选

光阴似箭，2018年转眼之间就又到了要说再见的时候，今年的消费级存储市场对消费者来说还是相当不错，无论是内存还是固态硬盘的价格都逐渐趋于合理，并且今年的产品也是可圈可点，今天值此辞旧迎新之际，笔者祝大家新年快乐，再与大家一起回顾今年那些值得一提的固态硬盘以及内存，感兴趣的小伙伴们不妨一起来关注。

三星860PRO

1. SATA王者- 三星860PRO

三星860PRO 属于850 PRO SSD的替代型号，他们的外观和风格基本一致，860 PRO主体和850PRO没有差异。它的真正变化来自内部，容量出现了革命性变化。型号为MZ-76P4T0，采用2.5英寸标准规格，容量为1TB，电流为1.4A，工作电压为5V。

传输接口为SATA3.0 6Gbps，往下兼容SATA2.5/2.0/1.0接口，三星860PRO 1TB SSD采用三星自家的单颗512GB的V-NAND颗粒，主控是三星MJX控制器，采用精进的ECC算法，提高了Linux的兼容性。

通过测试成绩我们可以看到860PRO，无论是在连续读写、4K随机性能还是综合性能上，都可以稳坐SATA接口固态硬盘的头把交椅。在极致的性能的背后，三星原厂颗粒的加持更是让此款固态硬盘在质量和寿命上有了相当的保证。总之，三星860PRO 1TB固态硬盘作为同价位下性能、品质、设计等方面均能秒杀传统SATA接口的SSD，绝对会成为DIYer追捧的新宠。

2. M.2双雄01-三星970PRO

三星970PRO采用全新架构和设计，基于NVMe协议和64层-VNAND封装技术，在产品性能上有着相当的提升。依旧是标准的M.2接口，2280型号，能够适配和兼容大部分主流的主板，支持PCIe 3.0*4。

三星970PRO

采用单面PCB板设计，包括主控芯片、闪存颗粒以及一系列电容电阻元件都被设计在PCB板的同一面，不仅节省了空间，还提升了整体的耐看性。用了三星自家研发的，全新架构、代号为PHONENIX新一代主控，内置DDR4缓存技术，不仅在性能上得到了极大的提升，还在产品稳定性和散热性上有了新的突破，采用了三星原厂的64层V-NAND技术的闪存颗粒，采用全新的Flash封装技术，单颗闪存颗粒容量512GB。

通过基础读写测试，最大持续读写测试，基准性测试以及综合性能测试，我们可以看到三星970PRO固态硬盘，在读写速度及综合性能上都超过了上代产品960PRO，读写性能上，最高读取速度都能超过3400MB/s以上，这样的评分和读写性能在PCI-E固态硬盘中难得可贵，三星凭借970PRO再次稳坐SSD第一宝座。

所以对于性能有着极致要求的用户，此款三星970PRO 固态硬盘绝对是最好的选择之一。

3. M.2双雄02-WD Black NVMe SSD

从遇见WD Black NVMe SSD的第一眼，便知其不凡，实际体验完了以后，我知道我的判断是对的，这款定位于专业级用户的SSD足够优秀，满足我们对它的所有要求，3400MB/S,2800MB/S的读写速度足以说明一切，而在实际应用场景测试方面也没有掉链子，它真的做到了“速度即是一切”

WD Black NVMe SSD

所以对于固态硬盘要求比较高的电竞玩家、设计师、剪辑师等专业级用户来说，这款WD Black NVMe SSD值得你考虑一番。

4. 剑走偏锋的颜值派-铭瑄独裁者F7

铭瑄RGB F7 独裁者采用了原厂的64-layer闪存颗粒和siliconMotion主控，让你能够实实在在的感受到性能提升。整体尺寸为100mm*70mm*13.8mm，重量为64.1g，工作温度保持在0℃到70℃。

铭瑄独裁者F7

铭瑄 F7 RGB在保持2.5寸的基础上打破了常规硬盘的设计局限，大胆采用黑豹造型设计的外观，再配合以相当酷炫的RGB灯效，这样的设计相信你也会喜欢吧。老话说“鱼与熊掌不可兼得”，其实不一定适用于所有场景，铭瑄F7 RGB似乎在颜值和性能之间做到了兼得，最大连续读取563MB/S，最大连续写入速度为509MB/S，这样的成绩按我想应该不会有人不满意吧。

当然了，在没说价格之前这一切可以都说是“不成立”的，毕竟价格大于价值就是不合理的事情了，所以重点来了，铭瑄F7 RGB固态硬盘480GB版本的入手价仅为419元，所以这一款有调性，有实力的固态硬盘你会喜欢吗？

5.不能不提的QLC-三星860QVO

这不仅仅是一个开始。

三星首款QLC NAND的消费级SATA SSD，采用了三星MJX主控（比MGX快两倍以上）和第四代V-NAND技术64层堆叠的3D QLC闪存颗粒、三星高密度4-bit MLC NAND闪存技术，保证860 QVO的性能。

得益于与主机系统间更快、更流畅的通信，精确的ECC算法和全新MJX控制器带来更高的速度，改进的TRIM指令增强了Linux的兼容性，所以860 QVO在带来大容量的同时也能给你带来更加出色的使用体验。

860 QVO

不可否认，860 QVO是大容量SSD时代的一个开端。虽然MLC NAND和TLC NAND两者的单芯片擦写寿命都比QLC NAND长，同时写入性能更出众，但在SLC缓存的加持下860 QVO速度表现依然亮眼，我们结合一般消费者的实际使用习惯来看，860 QVO的推出也可以说是顺应时势，保修时间和价格合理时入手也是没有问题。

虽然国内市场方面，三星还没有对外公布860 QVO的价格，但从海外价格来看，国内市场的定价还是值得期待的。

那么这样的860 QVO放在你面前，你会买吗？

6.顶级玩家的移动选择-三星X5

大数据时代，移动存储行业的发展是大踏步式的，从老旧的移动机械硬盘到移动固态硬盘，仿佛就在短短几年之内实现了产品升级，其实技术研发人员所付出的努力我们是看不见的，需求决定市场，发展如此之快当然离不开巨大的市场需求，安全性、大容量、读速更快也更加便携....假如有这样的一款产品满足这些需求出现在你面前，你会买单吗？

三星为此推出移动SSD X5，集成了尖端的 NVMe 及Thunderbolt技术，专为需要通过轻巧紧凑的存储解决方案，快速安全地访问数据的内容创作者和高科技专业人士而设计，我想用强悍二字应该可以形容它。

三星X5

三星移动SSD系列解决了很多专业人士在数据解决方案上的困难，引领着未来移动硬盘的发展趋势。作为业界的领头羊，X5可以说优点满满，更加小巧的体积，颜值更高、做工水准也是延续了自家一贯的高水准；可以用强悍二字形容的读写速度；大数据时代，数据安全必须更加谨慎；镁合金材质的外壳能够承受高达2米的跌落撞击；搭载的动态散热保护技术，并且加装散热片，来保证性能更加稳定。

雷电3现阶段还不能够全面普及，但随着技术的发展，相信越来越多的普通用户能够享受到三星先进的存储技术，提升效率。

1.金士顿 PREDATOR RGB内存

提到金士顿内存，DIY的玩家一定都是耳熟能详的，不论是从产品品牌和产品销量来看的话，金士顿都是当之无愧的首位。

金士顿（Kingston）骇客神条Predator系列DDR 4 2933 16G套装，这是金士顿年度新品，自带RGB动态光效，并且还有HyperX红外同步技术。这款内存的问世，代表着老牌内存厂商开始步入RGB光效时代，这也说明灯效是DIY不断发展的方向。

金士顿 PREDATOR RGB 8GX2内存作为金士顿家的首款RGB内存，不论从外观还是做工上来讲，都属于上乘，能够很好的体现大厂的做工和设计功力。其灯光效果流光溢彩，支持华硕，技嘉，微星三大主板厂商的灯效联动，对于喜欢灯效的玩家来讲是一个非常不错的选择。

另外这款内存虽然在频率上设置为2933MHz，但是玩家可以对内存进行超频，经过我们实际的测试，这款内存在3200MHz的频率下能够稳定运行，所以性能方面还是有保证的。

总体来讲，这款内存表现优秀，在市面上是一款不可多得的RGB炫光内存。

2.美商海盗船 VENGEANCE RGB PRO

2018台北电脑展上，美商海盗船给大家带来了全新的VENGEANCE RGB PRO内存，这款内存一亮相就吸引了无数玩家的目光，从之前的各种曝光图片来看的话，这款VENGEANCE RGB PRO拥有全新的外观，以及相当炫酷的灯效相当吸引眼球。

美商海盗船全新VENGEANCE RGB PRO内存完美支持新一代灯光控制软件iCUE，在容量上包含2x8GB，4x8GB，8x8GB，2x16GB，4x16GB，8x16GB，频率横跨2666到4700MHz。

美商海盗船VENGEANCE RGB PRO这款内存不仅仅在外观进行了大幅度的升级，升级之后，RGB灯条变得更加抢眼，搭配全新的iCUE软件能够带给玩家非常酷炫的RGB灯效体验，这款内存不仅在灯效上有着抢眼的表现，同时在性能上也是毫不妥协，轻松超频至3600MHz的同时保持时序不发生变化，十分难得。最后，这款内存对于追求光效以及高性能的发烧级玩家来讲，是个非常不错的选择。

3.液体炫光威刚龙耀D80 RGB

在RGB灯效大行其道的时候，RGB内存成为了众多游戏玩家的首选，各家内存厂商也纷纷推出自己的RGB内存套装，威刚作为DIY玩家广为熟知的内存品牌，凭借“万紫千红”系列内存得到了广大玩家的认可。

威刚今年推出了首款“液冷”RGB炫光内存，威刚龙耀D80 RGB内存，这款内存为DDR4类型，频率为3000 3200 3600MHz。

威刚龙耀D80 RGB炫彩内存采用非常个性外观设计，“液体”马甲的设计对于内存的散热有更好的帮助，同时还为玩家带来与众不同的灯光效果，而支持多家主板平台的RGB灯效联动，让这款内存兼容性更加广泛，同时内存搭配三星B-die颗粒，品质有保证，超频潜力可深度挖掘，总之，这是市面上一款不可多得的炫彩RGB内存。

4.影驰HOF名人堂 II RGB

“一切只为性能”是影驰HOF名人堂系列一直以来的开发理念，一直以来影驰HOF名人堂显卡都是顶级旗舰性能显卡的代表，现在影驰又将名人堂的优秀性能拓展到内存上，为玩家奉上全新的HOF名人堂 II RGB内存。

从外观上来讲，这款全新的名人堂 HOF II内存采用全新的RGB灯条设计，并且设计了七彩循环灯效，对于喜欢光效的玩家是个不错的选择，同时内存用料扎实超频能力强悍，可以轻松超频至4700MHz，让这款内存成功跻身顶级游戏RGB灯效内存的行列，最后，对于追求极致的游戏玩家来讲，这款内存非常超值。

5.专为电竞而生科赋CRAS X RGB

科赋在存储界一直是翘楚，而CRAS系列更是人中龙凤，一直是职业电竞玩家的内存首选，现如今CRAS系列再添新丁CRAS X RGB ，沿袭了科赋CRAS系列的精致与优雅，为电竞内存赋予了更多的可能，自身的RGB控制效果与华硕、技嘉、微星等平台完美兼容与你的电脑更加完美的匹配，可以定制你的RGB专属灯效，从此拥有专属自己的电竞风格。