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。

一文带你了解闪存产品的核心——NAND闪存芯片的分类

我们都知道，构成SSD的主要IC有主控芯片和NAND闪存，目前闪存制造厂主要分为三星与东芝联合的ToggleDDR阵营和英特尔与美光为首的ONFI阵营，今天小编就来你了解闪存产品的核心—NAND闪存芯片的分类。

NAND闪存，是用于SSD和存储卡的一种非易失性存储体系结构。它的名字来源于逻辑门(NOT-AND)，用于确定数字信息如何存储在闪存设备的芯片中。它可以分为SLC、MLC、eMLC和TLC，下面我们具体了解一下。

稳定性对照

耐力对照

SLC

SLC(Single-Level Cell，单层单元)SSD在每个单元中存储一个Bit，这种设计提高了耐久性、准确性和性能。对于企业的关键应用程序和存储服务，SLC是首选的闪存技术。当然，它的价格最高。

MLC

考虑到闪存的消费级特性，MLC(Multi-Level Cell，多层单元)架构可以为每个单元存储2个Bit。尽管在存储单元中存储多个Bit似乎能够很好地利用空间，在相同空间内获得更大容量，但它的代价是使用寿命降低，可靠性降低。相对而言，MLC SSD使得在PC和笔记本电脑上增加闪存成为可能。

eMLC

eMLC(Enterprise Multi-Level Cell，企业多级单元)是MLC NAND 闪存的一个“增强型”的版本，它在一定程度上弥补了SLC和MLC之间的性能和耐久差距。eMLC驱动器比MLC驱动器贵，但比SLC驱动器便宜得多。尽管每个单元仍然存储2个Bit，但eMLC驱动器的控制器管理数据放置、磨损均衡和一些其他存储操作延长了eMLC SSD的使用寿命。

TLC

相较于SLC和MLC的Nand闪存，最便宜的是TLC(Triple-Level Cell，三层单元)NAND闪存，每个单元存储3Bit。通常用于性能和耐久性要求相对较低的电子产品，最适合于包含大量读取操作的应用程序，但是随着闪存体系结构的最新改进，3D TLC NAND Flash对持久增强的数据放置和错误纠正技术，使该技术在读密集型企业存储应用程序和工业存储环境中开始了批量使用。

总而言之，每种类型的NAND闪存都有不同的使用寿命，这意味着它会在SSD降级并最终失效之前提供有限数量的P/E周期。当然，除了制造缺陷，电力激增或其他灾难性的破坏可能导致SSD的失效，这是决定SSD支持的存储工作负载和应用程序类型的主要影响因素。

相关问答

NAND是闪存芯片,掉电后数据不会消失DRAM用于内存,掉电后数据会丢失,速度快NAND是闪存芯片,掉电后数据不会消失DRAM用于内存,掉电后数据会丢失,速度快

SSD硬盘内部的结构都是差不多的,通常包括PCB(含供电电路)、NAND闪存、SSD主控、接口等,还有一个并非必要但依然很重要的缓存芯片。最核心的部分是NAND闪存和...

3DV-NAND这是作为闪存芯片(NAND)制造的新技术,3DV-NAND主要从结构方面对闪存芯片进行了改进。在之前的闪存芯片中,采用的都是2D平面设计的存储单元(Cell)...

NAND闪存是一种比硬盘驱动器更好的存储设备,在不超过4GB的低容量应用中表现得尤为明显。随着人们持续追求功耗更低、重量更轻和性能更佳的产品,NAND被证明极具...

现在不少厂商选择白片,一来,原厂没有那么大产能供应;二来,价格优势,选择有保障的白片NAND,虽然售出的SSD返修率偏高,凭藉价格优势,有一定的销量。总结:...这种S...

14nm。长江存储的3DNAND闪存芯片工艺制程已经迈向14nm级别。闪存颗粒并不像手机芯片那样,对纳米工艺要求那么高。3Dflash的堆叠层数和存储密度更为重要,相...

既然能够提出这种问题,也说明了提问的同志有一定的计算机基础。笔者大部分时间都是在和“软件工程”打交道,并不是非常的了解硬件知识,笔者也非常后悔,后悔很多年...

半导体产业是目前国内正在大力发展的行业,尽管中国市场消耗了全球三分之一还多的半导体芯片,不过大多数依赖进口,其中DRAM内存及NAND闪存芯片几乎100%来自进口...

是NAND硬盘错误,多数为FLASH闪存或周边其电路故障,属于主板电路故障。造成的原因:1、手机进水腐蚀:手机进水后应及时断电并对其电路进行全面清洗,待水分烘干...

作为全球领先的OEMDRAM和闪存芯片供应商之一,SKHynix希望通过全新的驱动器产品组合,进一步扩大其在消费市场的影响力。去年夏天,该公司在美国推出了250...