手机弹出“存储空间已满”的提示时,是不是恨不得把每个应用都拆开看看里面藏了多少垃圾?Kioxia和Sandisk的最新3D NAND技术正用4.8Gb/s的传输速度解决这个困扰-1

你还记得上一次因为手机存储空间不足,而不得不忍痛删除照片、视频或应用程序的经历吗?现在,这种情况正在悄然改变。

全球闪存市场在生成式AI的强势推动下加速发展,长江存储量产出货基于Xtacking 4.0架构的294层3D NAND,铠侠采用CBA键合技术实现了332层的堆叠-4


01 平面瓶颈

传统的2D NAND闪存技术走到尽头时,半导体行业面临着前所未有的困境。平面闪存为了增加存储空间,唯一的办法就是缩小元件尺寸。

但当元件微缩到一定程度时,闪存就会出现不可控的隐患-3。想象一下,这就像在一个固定大小的平房里,想要住更多人,只能把每个人的居住空间不断压缩。

但空间压缩到极限后,连基本的居住需求都无法满足。这正是2D NAND面临的困境:存储单元间的串扰问题日益严重,产品可靠性面临严峻挑战-8

在这种情况下,手机上拍几张高清照片或下载几个应用就可能占满存储空间的现象变得司空见惯。

02 垂直革命

3D NAND技术的出现,像是一场建筑革命。它不再追求在有限土地上建更密集的平房,而是开始建造摩天大楼。

通过垂直堆叠多层存储单元,单位面积的存储密度大大提高-3。有数据显示,3D NAND技术的存储密度比2D NAND提高了59%-7

这种结构就像一栋高楼,每层楼都可以住人,而不是所有人挤在一个平面上。这样的设计极大提升了空间利用效率。

03 容量突破

智能手机用户应该最能感受到3D NAND技术带来的变化。随着5G手机的普及和AI功能的集成,3D NAND技术显著提升了应用加载速度和多任务处理能力-2

举个例子,以往录制4K Ultra视频需要大约21.9GB的存储空间,这是传统16GB或32GB存储手机难以承受的负担-6

采用3D NAND的手机可以轻松应对这种大容量需求,不再出现拍摄几分钟就提示存储空间不足的尴尬情况。3D NAND优势在于它通过增加存储单元层数来扩大容量,而不是继续缩小元件尺寸。

04 速度飞跃

性能提升是3D NAND技术的另一个亮点。铠侠和闪迪推出的第十代3D NAND闪存技术,性能提升达33%-7

这种速度提升不仅体现在数字上,更直接反映在用户体验中。新款NAND接口速度可达4.8Gb/s,比当前正在大规模生产的第八代3D NAND提高33%-1

这样的速度意味着什么呢?以前传输一个大文件可能需要几分钟,现在可能只需几十秒。对于数据中心而言,这种速度提升意味着能够更高效地处理AI引擎和大数据分析等数据密集型工作负载-2

05 功耗革新

能效方面,3D NAND同样表现出色。通过采用PI-LTT技术,第十代3D NAND输入功耗降低10%,输出功耗降低34%-1

这一数字对普通用户可能不太直观,但它直接转化为手机电池续航时间的延长

在数据密集型应用日益增多的今天,手机需要更频繁地读写数据,低功耗存储技术对于延长设备使用时间至关重要。

06 技术纵深

3D NAND技术的发展已经进入深水区。行业正在从300层向400层进发-4。更有厂商计划在今年年底之前,全面完成400多层堆叠NAND的量产准备工作-9

堆叠层数只是衡量技术的一个维度。在IMEC看来,1000层的NAND闪存也不是很遥远,或在10年内就会出现-10

这种垂直扩展的同时,各厂商也在不断改进存储单元的排列方式,采用更加紧凑的布局,进一步提高存储密度-9

07 实际应用

3D NAND技术已经渗透到我们生活的方方面面。在汽车行业,它主要应用于自动驾驶辅助系统和车载信息娱乐系统,满足对高耐久性和高存储密度的需求-2

在边缘计算领域,3D NAND闪存为工业传感器、智能摄像头和物联网设备提供了高密度、节能的存储解决方案-2

医疗设备、可穿戴技术、智能家居系统......这些领域都在享受3D NAND技术带来的便利-2随着AI技术的发展,客户对存储的需求正变得日益多样化-1


随着长江存储等国产厂商不断突破技术壁垒,铠侠与闪迪将接口速度推向4.8Gb/s,3D NAND闪存层数堆叠犹如深圳平安金融中心不断突破新的高度。

当SK海力士的321层闪存量产,美光232层技术投入市场,存储芯片的“天际线”还在不断刷新纪录。从智能手机到数据中心,从边缘计算到自动驾驶,3D NAND闪存技术正在以每比特更低的成本和更高的能效,构建未来数字社会的记忆基础。

这栋不断增高的“记忆大厦”没有封顶计划,正如人类对数据存储的需求永无止境。

网友提问与回答

问题一:3D NAND手机真的更快更耐用吗?跟以前有什么区别?

这么说吧,如果你用过早期16GB或32GB的手机,经常被“存储空间不足”提示烦扰,那换成3D NAND手机后简直像是换了种生活方式。这种技术让手机应用加载速度和多任务处理能力显著提升-2

原理上,传统2D NAND就像在一块平地上挤满小房子,而3D NAND则是建摩天大楼,每层都能住人。这样一来,不仅容量大增,而且因为存储单元间空间更宽松,减少了相互干扰,所以数据更安全,寿命也更长-6

有测试数据显示,最新的3D NAND接口速度达到4.8Gb/s,比前代产品快33%-1。这意味着你拍4K视频、玩大型游戏或同时开多个应用时,手机不再那么容易卡顿。更重要的是,新技术还降低了功耗,输入功耗降低10%,输出功耗降低34%-1,所以手机电池续航也会有所改善。

问题二:3D NAND技术未来还能怎么发展?会不会有4D、5D?

这个想法很有趣!实际上,已经有用“4D”来形容新一代NAND技术的厂商了。SK海力士就将自己的产品称为4D NAND,这主要是营销上的区别,核心还是3D堆叠技术-10

未来发展方向有几个层面:一是继续堆叠更多层,行业正在从300层向400层进发-4,甚至有厂商计划2026年量产400多层产品-9;二是提高每个单元存储的比特数,从现在的TLC到QLC,再到未来的PLC;三是架构创新,像长江存储的Xtacking架构、铠侠的CBA技术,都是通过优化设计来提高性能-4

我特别看好的是,随着AI技术普及,3D NAND将更加注重能效和性能平衡-1。可能不久的将来,我们的手机、电脑甚至汽车,都能因为这项技术而有更强大的本地AI处理能力。

问题三:国产3D NAND技术现在到什么水平了?和国际大厂差距还大吗?

国产3D NAND进步真的很快!长江存储已经能够量产超过200层的3D NAND闪存芯片,性能和功耗比已经可以对标国际大厂同类产品-2

更重要的是,长江存储自主研发的Xtacking架构很有特色,通过将外围电路置于存储单元之上,提高了存储密度和性能-4。这种创新架构让中国在存储领域有了自己的技术路线。

当然,国际大厂如铠侠、三星、美光等在层数竞赛中仍然领先,有的已经量产300层以上的产品-4。但差距正在缩小,特别是在中端产品上,国产3D NAND已经具备很强竞争力。

国产存储的崛起,正推动“自主堆栈体系”建立-4。这对消费者来说是好事,有竞争价格才会更合理,技术发展也会更快。