在数据爆炸式增长的当下，传统存储技术已经难以满足需求，而垂直堆叠的3D NAND闪存技术正在悄然改变游戏规则。
2025年国际固态电路会议上，铠侠与闪迪联合发布了新一代3D闪存技术，实现了业界领先的4.8Gb/s NAND接口速度，同时显著提升了能效表现-1。
随着存储层数从当前主流的300层向332层迈进，未来单片存储容量预计将比现有产品提升59%，而功耗则大幅降低，输入和输出功耗分别减少10%和34%-3。
闪存存储技术正面临二维平面扩展的物理极限。在过去几十年里，NAND闪存通过缩小晶体管尺寸实现了存储密度的持续提升，但随着工艺节点逼近物理极限，这种横向扩展模式已难以为继。
当平面NAND闪存的微缩遇到瓶颈时，半导体行业将目光投向了第三个维度，这就是3D NAND闪存集成技术兴起的背景-4。
从平面到立体的转变不仅仅是技术方向的调整，更是存储密度提升的根本性突破。早期3D NAND技术如BiCS FLASH通过垂直堆叠存储单元，成功绕过了平面微缩的障碍，开创了存储技术的新纪元。
在3D NAND的发展道路上，存储单元层数的增加成为衡量技术进步的关键指标。从最初的24层到目前普遍量产的200-300层，层数增长直接带来了存储容量的指数级提升。
如今，第八代BiCS FLASH技术已经能够实现单个封装内堆叠32个Die，打造出8TB容量的存储芯片，而多芯片组合更能构建高达256TB的企业级SSD-4。
铠侠与闪迪的联合技术突破标志着3D NAND闪存集成迈入了全新阶段。这项新技术在ISSCC 2025上亮相，采用了革命性的CBA技术，能够将新的CMOS技术与现有存储单元技术相结合-2。
CBA技术的核心创新在于将CMOS外围电路和存储阵列分开制造，然后通过直接键合的方式集成在一起。这种分离制造再整合的工艺使得两者都能在各自优化的环境中制造，突破了传统单一晶圆制造的局限。
除了CBA架构，这项技术还采用了最新的Toggle DDR6.0 NAND闪存接口标准，并利用SCA协议和PI-LTT技术进一步降低功耗-1。这些技术的综合应用，使得NAND接口速度较第八代产品提升了33%，达到了4.8Gb/s。
在能效方面，技术创新同样引人注目。通过优化数据输入/输出过程，新技术使输入功耗降低了10%，输出功耗降低了34%，在追求高性能的同时，也兼顾了低功耗的需求-2。
这项3D NAND闪存集成的突破性进展建立在多项关键技术之上。CBA技术允许存储单元和CMOS逻辑电路分开制造，这不仅提高了制造效率，还让两种电路都能采用最适合各自特性的工艺-4。
Toggle DDR6.0接口标准的引入为高速数据传输奠定了基础。结合独立的命令地址协议，这种接口设计减少了数据输入/输出的时间延迟，使接口速度得到显著提升-3。
在功耗管理方面，PI-LTT技术的应用功不可没。该技术采用现有的1.2V电源和额外的较低电压电源，专门为NAND接口供电，从而在数据传输期间降低功耗-3。
存储层数的增加也是实现高密度的关键。第十代BiCS FLASH将存储层数提升至332层，并通过优化晶圆平面布局提高了平面密度，最终使比特密度提高了59%-5。
随着人工智能技术的普及，全球产生的数据量呈指数级增长。现代数据中心对能效提升的需求与日俱增，而新一代3D NAND闪存集成技术恰好能够满足这一需求-2。
铠侠首席技术官宫岛英史指出，这项新技术将实现更大容量、更高速度和更低功耗的产品，包括用于未来存储解决方案的SSD，为AI发展奠定基础-2。
在AI训练和推理领域，高速大容量的存储解决方案能够显著减少数据访问延迟，提高整体计算效率。尤其是在生成式AI应用中，模型参数数量庞大，对存储系统的带宽和容量提出了极高要求。
数据中心领域，高性能、高密度的存储解决方案有助于降低总体拥有成本。通过提高单机架存储密度，企业能够在有限的空间内部署更多存储资源，同时减少能源消耗和散热需求-4。
边缘计算和移动设备同样受益于3D NAND闪存集成的进步。随着层数增加和接口速度提升，移动设备能够在不增加体积的前提下获得更大存储容量，同时保持低功耗特性。
行业研究机构imec预测，到2030年，一种全新的沟槽单元架构有望成为下一代3D NAND闪存的主流。这种架构将改变目前主流的环栅结构，在沟槽侧壁形成平面配置的存储单元-9。
沟槽架构的最大优势在于显著提高存储密度。据imec估计，相比现有的环栅结构，沟槽架构能够实现三倍以上的单元密度提升，使比特存储密度远远超过100Gb/mm²-9。
三星也在探索将3D晶体管技术应用于闪存芯片。与传统的2D平面晶体管相比，3D晶体管能够提供更好的信号传输速度、更低的功耗和更小的尺寸-8。
韩国汉阳大学的研究团队则开发了一种新型混合通道结构，在Poly-Si与氧化物半导体通道之间插入超薄膜界面层。这种结构将Poly-Si界面损耗从5nm降至1.7nm，显著提升了单元电流密度与电子迁移率-6。
当数据中心机架里的固态硬盘容量突破256TB大关时，存储芯片内部的332层立体迷宫正在以4.8Gb/s的速度传输海量数据。CBA技术像精密的乐高积木，将存储单元与外围电路分开优化再完美结合。
未来沟槽架构的存储密度可能是现在的三倍以上，三星的3D晶体管技术正准备将闪存芯片带入新维度。那位汉阳大学教授手中电子迁移率超过100cm²/V·s的混合通道材料，正在实验室里重塑存储器的物理极限。
技术进步永无止境，而存储世界的立体革命才刚刚开始。
