在数据爆炸的时代,每一块存储芯片内部都在进行一场静默的“城市改造”,而镁光科技的工程师们,正用3D NAND工艺精心规划着存储单元的摩天楼。

最近几年,不管是AI大模型训练需要“吞食”的海量数据,还是咱们手机里越存越多的照片视频,都让一个老问题再次凸显:存储空间怎么老是不够用?

传统的平面NAND闪存,就像是在一片空地上铺砖头,地方就那么大,砖块铺得再密也有极限-2。当工艺微缩到20纳米左右,物理和经济的瓶颈就实实在在地摆在了面前-10

这个节骨眼上,以镁光3D NAND工艺为代表的立体堆叠技术,成了破局的关键。它不再执着于在平面上精雕细琢,而是思路一转,开始“向天空要空间”,把存储单元一层层地垂直堆叠起来,硬是在同样大小的“地基”上,盖出了存储容量的“摩天大楼”-2


01 技术突围:从平面平房到立体都市

面对平面NAND的扩展困局,整个行业都在寻找出路。英特尔和镁光的合资企业较早地投身于3D NAND技术的研发-2。这种技术的核心思路非常直观:如果一块地皮上盖平房住的人有限,那就盖高楼。

早期的3D NAND就像盖一座简易的塔楼。但镁光3D NAND工艺的演进,远不止是简单地增加层数。它更像是在规划一个高密度、多功能、且交通高效的现代化立体都市。

从第七代(G7)到最新的第九代(G9),镁光存储单元阵列的存储密度实现了飞跃,从每平方毫米17 Gb提升到了35 Gb-1。这意味着,在指甲盖大小的面积上,能存储的数据量翻了一倍还多。

02 核心创举:不只是堆叠,更是精妙设计

如果只是盲目增加层数,会遇到许多工程噩梦。比如,要在已经很高的芯片“楼体”上,打穿数百层并保持孔洞笔直且光滑,其深宽比(孔深与孔径的比值)是巨大的挑战。在镁光的第九代3D NAND中,这个数值超过了43-1

为此,镁光引入了名为“Confined SN”的独家技术。它通过在字线间制造微小的气隙,并将关键的氮化物薄膜精准限制在需要的位置,有效隔离了上下层存储单元间的电信号干扰-1

这好比在高密度公寓楼里,为每家每户安装了更高效的隔音墙,确保邻里活动互不打扰。这项技术使得芯片在经历上万次擦写后,性能依然稳定-1

03 架构革命:为存储单元打造坚实“地基”

除了在垂直维度“盖楼”,镁光在水平维度的“城市规划”上同样出色。其标志性的“阵列下CMOS”(CuA)架构,是一次根本性的设计革新-1

传统架构中,控制存储单元的外围电路(CMOS)和存储阵列是平铺的,占用大量面积。而CuA架构则将CMOS电路制作在硅片底层,上面直接堆叠存储单元阵列,极大地节约了芯片的“占地面积”-4

但这也带来了新问题:后道的高温工序可能会损伤底下已经制好的精密电路。为此,镁光正积极研发更前沿的晶圆键合方案,即分别优化制造CMOS晶圆和存储阵列晶圆,再将它们像“三明治”一样精准键合在一起,从长远看,这将是实现更高性能的必然选择-1

04 性能兑现:从实验室参数到手中利器

再精妙的技术,最终也要落到产品上。基于最新的第九代(G9)3D NAND工艺,镁光推出了一系列针对不同场景的固态硬盘(SSD),清晰地展示了技术的价值-5

面向海量数据存储,有6600 ION系列,它采用QLC颗粒,最高可提供245TB的惊人容量,专为需要储存海量日志、传感器数据的场景设计-5

追求极致性能的AI训练和推理领域,则有9650系列。它率先支持PCIe Gen6接口,顺序读取速度飙升至28GB/s,并能与GPU直连,持续传输速率达到56GB/s,全力“喂养”贪婪的AI算力-5

而面向主流数据中心和高端客户端,7600系列则在容量、性能和延迟之间取得了出色平衡-5。这些产品共同证明了,镁光3D NAND工艺不仅能造出“大仓库”,也能建起“高速路”。

05 未来之战:攀登无限延伸的螺旋阶梯

存储技术的竞赛没有终点。镁光在IMW 2025上展望了第十代(G10)及以后的蓝图-1。继续堆叠层数仍是主旋律,但挑战也如同攀登一座无限长的螺旋楼梯,不能停歇-1

未来的探索已触及物理原理层面。例如,研究用铁电薄膜替代传统的电荷捕获膜。通过改变铁电材料的极化方向来存储数据,所需电压更低,能从根本上缓解因层间距离缩小而加剧的绝缘击穿风险-1

市场方面,AI从训练迈向推理的浪潮,正创造对高性能、大容量存储的新需求。美光(镁光)的财务表现也印证了这一点,其2026财年第一季度业绩创下多项纪录,NAND业务营收环比增长显著-7


网友提问1: 老听你们说堆叠层数,那镁光堆到276层了,是不是到头了?层数是不是评判技术好坏的唯一标准?

答: 您这个问题问到点子上了!确实,层数是最直观的数字,容易成为焦点。镁光最新的第九代3D NAND是276层-1。但说“到头了”为时尚早,业界已在研发400层以上的技术-6。不过,层数绝非唯一标准,甚至不是最重要的标准。

打个比方,评价一栋楼,不能只看它有多少层,还得看它的入住率(存储密度)、建筑材料是否牢固(可靠性)、电梯快不快(数据传输速度)以及公摊面积大不大(芯片面积利用率)。

镁光自己就曾指出,其第九代相比第八代,层数只增加了19%,但存储单元阵列的密度却提升了40%-1。这多出来的提升,就来自于前面提到的“Confined SN”技术、CuA架构优化等一系列“内功”。同样面积土地上,他们通过优化户型设计和楼体结构,住了更多人。

所以,判断技术好坏,得综合看存储密度、I/O速度、功耗和可靠性这些直接影响您使用体验的指标。单纯比拼层数,就像只比楼房高度,忽略了居住品质和实用性。

网友提问2: 这些高端3D NAND技术,感觉都是给企业和数据中心用的,对我们普通消费者买手机、电脑有啥实实在在的好处?

答: 好处可是实实在在、能切身感受到的!技术红利最终会渗透到消费端。首先,最直接的就是容量变大,价格更实惠。3D NAND工艺使得单颗芯片容量巨幅提升,这才让如今1TB、2TB的智能手机和轻薄笔记本成为可能,且价格比早年亲民得多。

速度更快,响应更迅捷。基于先进3D NAND的消费级SSD,读写速度连年攀升。您电脑开机、游戏加载、大型文件传输的时间大大缩短,手机安装应用、连拍照片的体验也更流畅。镁光早在232层产品时,就把接口速率提升到了2400 MT/s,比上一代快50%-4

能效更高,设备更耐久。工艺进步意味着在完成同样任务时功耗更低,有利于延长手机和笔记本的续航。同时,芯片可靠性技术(如防干扰设计)的增强,也意味着您设备里的数据更安全,存储芯片的寿命更长。企业级技术下放,最终让每位消费者受益。

网友提问3: 目前AI好像主要催生了对HBM(高频宽存储器)的需求,这对镁光的3D NAND业务是冲击还是机会?

答: 这其实是一个很大的误解。AI发展,特别是进入推理阶段,对3D NAND而言是巨大的机遇,而非冲击。HBM确实直接服务于GPU运算核心,好比“紧挨着CPU的高速工作台”。

但AI推理需要快速调用海量的模型参数和数据库,这些数据存在哪里?就在由3D NAND构成的SSD里。它们好比“图书馆”或“中央仓库”。没有高速大容量的“仓库”持续供料,再强的“工作台”也会闲置。

行业报告明确指出,AI推理工作负载(如实时数据分析、向量数据库检索)正推动对高性能、大容量SSD的需求-3。美光(镁光)也看到,AI资本开支的效应正从HBM领域延伸至NAND领域-7。其推出的9650系列PCIe Gen6 SSD,正是瞄准了AI训练和推理的数据供给瓶颈-5

HBM和3D NAND在AI时代是互补协同的关系,共同构成完整的内存存储层级。AI浪潮不仅推动了HBM,也为镁光3D NAND工艺打开了更广阔的高性能市场大门。