3D NAND Flash，劍指1000層堆疊！

閃存進(jìn)入立體堆疊時(shí)代之后，在存儲(chǔ)大廠推動(dòng)下，閃存堆疊層數(shù)越來(lái)越高，目前已經(jīng)突破200層大關(guān)。不過(guò)，大廠對(duì)于層數(shù)的追求永不止步，根據(jù)韓媒The Elec報(bào)道，三星存儲(chǔ)業(yè)務(wù)高管近日對(duì)外表示，2030年V-NAND可以疊加到1000多層。閃存市場(chǎng)層數(shù)堆疊競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈，未來(lái)存儲(chǔ)產(chǎn)品容量有望持續(xù)提升。

閃存層數(shù)之爭(zhēng)愈演愈烈，2030年劍指1000層以上

隨著AI、大數(shù)據(jù)等技術(shù)發(fā)展，催生大容量存儲(chǔ)產(chǎn)品（如SSD）的需求，與傳統(tǒng)平面架構(gòu)2D NAND Flash相比，3D NAND Flash、4D NAND Flash可提供更大存儲(chǔ)空間滿足了業(yè)界日益增長(zhǎng)的存儲(chǔ)需求，因而逐漸受到大廠重視。

目前3D/4D NAND Flash已經(jīng)突破200層，三星第8代V-NAND層數(shù)達(dá)到了236層；美光232層NAND Flash已經(jīng)量產(chǎn)出貨；今年3月鎧俠和西部數(shù)據(jù)共同宣布推出218層3D NAND閃存，已開(kāi)始為部分客戶提供樣品；SK海力士2022年8月成功開(kāi)發(fā)出世界最高238層4D NAND閃存，今年6月該公司宣布已開(kāi)始量產(chǎn)238層4D NAND閃存，并正在與生產(chǎn)智能手機(jī)的海外客戶公司進(jìn)行產(chǎn)品驗(yàn)證。

未來(lái)存儲(chǔ)廠商將持續(xù)發(fā)力更高層數(shù)NAND Flash，美光232層之后，計(jì)劃推出2YY、3XX與4XX等更高層數(shù)產(chǎn)品；鎧俠與西數(shù)也在積極探索300層以上、400層以上與500層以上的3D NAND技術(shù)；三星則計(jì)劃2024年推出第九代3D NAND（有望達(dá)到280層），2025-2026年推出第十代3D NAND(有望達(dá)到430層），2030年前實(shí)現(xiàn)1000層NAND Flash。

不過(guò)，要想實(shí)現(xiàn)1000層以上NAND Flash并非易事，三星存儲(chǔ)業(yè)務(wù)高管透露，就像建設(shè)摩天大樓一樣，需要考慮坍塌、彎曲、斷裂等諸多穩(wěn)定性問(wèn)題，此外還需要克服連接孔加工工藝、最小化電池干擾、縮短層高以及擴(kuò)大每層存儲(chǔ)容量等挑戰(zhàn)。

兩大擴(kuò)容方式，未來(lái)十年單顆SSD容量可達(dá)1PB？

在2D NAND平面時(shí)代，廠商主要依靠工藝進(jìn)行擴(kuò)容。為了提升閃存產(chǎn)品容量，廠商會(huì)引入先進(jìn)的制程工藝，如從50nm制程提升至30nm制程，在相同尺寸面積下，可實(shí)現(xiàn)更大容量。

不過(guò)，再先進(jìn)的制程工藝在單位面積下的存儲(chǔ)密度也是存在極限的，而且隨著制程提升，存儲(chǔ)密度增加，相鄰存儲(chǔ)單元格電荷干擾問(wèn)題也就越嚴(yán)重，進(jìn)而導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理錯(cuò)誤率提升以及使用壽命減少等問(wèn)題。

為了突破這些瓶頸，閃存從平面走向立體，堆疊層數(shù)越來(lái)越高，閃存芯片容量與性能也不斷提升。

除了堆疊技術(shù)之外，另一大擴(kuò)容的有效手段是改變閃存芯片結(jié)構(gòu)，從SLC、MLC、TLC、QLC到PLC，五種閃存顆粒每單元可存儲(chǔ)的信息層層遞進(jìn)，容量逐步提升，不過(guò)性能、可靠性、壽命并未隨之優(yōu)化，需要借助一些技術(shù)手段以彌補(bǔ)修復(fù)。

在閃存堆疊與架構(gòu)創(chuàng)新技術(shù)推動(dòng)下，以SSD為代表的閃存產(chǎn)品容量不斷攀升。目前，消費(fèi)級(jí)SSD常見(jiàn)容量包括256GB、512GB、1TB、2TB、4TB等，企業(yè)級(jí)SSD容量更大一些，可達(dá)16TB、32TB、64TB、甚至128TB以上。

今年3月三星電子對(duì)外表示，預(yù)計(jì)在未來(lái)十年單顆SSD的容量可達(dá)1PB（1024TB）。業(yè)界認(rèn)為，QLC/PLC閃存架構(gòu)與1000層堆疊技術(shù)有望助力SSD不斷邁向PB級(jí)未來(lái)。