在AI数据洪流席卷全球的今天,存储行业正经历一场静悄悄的革命,而美光的3D MLC NAND技术恰好处在这场变革的漩涡中心。

存储芯片厂商们正面临一个两难选择:是跟随大流全面转向更密集的TLC和QLC,还是坚守在MLC这条看似日渐狭窄的道路上?

根据TrendForce集邦咨询的研究,全球MLC NAND Flash产能预计在2026年将大幅减少41.7%-6。三星已经宣布相关产品进入生命周期终结阶段,而美光、铠侠和海力士的MLC产线也主要只是满足现有客户需求,缺乏扩产计划-6


01 技术困境

平面NAND技术实际上已经接近了它的物理扩展极限-1。随着每一代产品要满足日益增长的数据存储需求变得更加困难,整个行业都在寻找突破之道。

美光的3D NAND技术采用了一种创新的工艺架构,容量达到了平面NAND技术的3倍,同时在性能和可靠性上也有显著提升-1

对于工控、汽车电子、医疗设备和网络通信这些对产品可靠性和写入寿命有严格要求的领域来说,它们可不愿意随便换方案。

02 垂直突破

美光在3D NAND领域的创新不仅仅是简单增加层数。在2025年的国际存储器研讨会上,美光展示了其第九代3D NAND闪存技术-2

这代技术的字线层数达到276层,比上一代的232层增加了19%,但存储单元阵列的存储密度却显著提高了40%-2

美光通过移除虚拟柱,使区块高度降低了约14%。页面缓冲器的数量也从上一代的16个减少到6个,硅片面积缩小到上一代的一半-2。这些创新帮助美光在有限的物理空间内实现了更大的存储容量。

03 核心创新

在3D NAND领域,美光引入了一项被称为“Confined SN”的关键技术-2。这项技术通过在绝缘膜中制造气隙,并将覆盖存储通孔侧壁的氮化膜限制在特定区域,有效抑制了上下相邻存储单元之间的电干扰。

采用这项技术后,编程时间比传统方法缩短了10%,相邻存储单元之间的耦合电容减少了约一半-2

即使在经历1万次重写循环后,存储窗口的性能下降也微乎其微-2。这种稳定性对于需要长期可靠运行的应用场景至关重要。

04 市场供需

当前MLC NAND Flash市场出现了明显的供需失衡。从2025年第一季度末开始,市场就出现了明显的追货和提前锁量现象,价格也显著上涨-6

主要供应商纷纷退出或减少生产,将资本支出和研发资源集中在更先进的制程上-6

在这一市场环境下,美光的3D MLC NAND产品因其平衡的性能和可靠性,成为那些无法轻易转向新解决方案的企业的关键选择。虽然部分应用可能加速导入强化版TLC解决方案,但对长期供货承诺有严格要求的领域仍然需要MLC产品-6

05 实际应用

美光的3D NAND技术已经应用于其最新的SSD产品线中。这些产品采用美光第九代NAND制造,并完全由美光自主研发的组件支持-4

例如,美光6600 ION SSD采用G9 QLC NAND构建,容量高达245TB,专为物联网系统和传感器等持续产生大量数据的场景设计-4

而针对需要低延迟和快速响应的AI工作负载,美光7600 SSD采用G9 TLC NAND,在1%的运行情况下,其延迟低于99.9999毫秒-4。这些产品展示了美光3D NAND技术在不同应用场景中的实际价值。

06 未来展望

美光已经开始展望第十代及以后的3D NAND闪存技术-2。随着层数继续增加,技术挑战也在不断增加,就像攀登无限长的螺旋楼梯,但“停下来不是一种选择”-2

一个可能的解决方案是将存储原理从“电荷陷阱”改为“铁电极化”-2。通过将捕获电荷的氮氧化物薄膜改为铁电薄膜,反转铁电薄膜极化所需的电压将显著降低,从而减少绝缘击穿的风险-2

美光还在考虑采用晶圆键合技术,分别制造CMOS外围电路晶圆和存储单元阵列晶圆,然后将它们键合在一起-2。虽然这会增加成本,但可以优化外围电路和存储单元阵列的性能。


一个36U的机架装满美光6600 ION SSD后,能提供高达88.5PB的存储容量,密度是传统硬盘的三倍。这些硬盘的峰值功耗仅为每块25瓦,相当于每部署1EB数据可节省651兆瓦时的能耗-4

当全球MLC NAND产能预计在明年减少超过40%时-6,美光的3D MLC NAND技术不仅是解决当下存储挑战的方案,更是连接可靠过去与高效未来的桥梁。

网友提问:美光的3D MLC NAND和普通3D NAND有什么区别?

美光3D MLC NAND与普通3D NAND的核心区别在于存储单元的设计和性能平衡。MLC代表“多层单元”,每个存储单元可以存储2比特数据,这在性能、耐用性和成本之间取得了很好的平衡-1

与每单元存储1比特的SLC相比,MLC具有更高的存储密度和更低的成本;与每单元存储3比特或更多的TLC/QLC相比,MLC提供更好的写入耐用性和性能稳定性。

美光在其3D MLC NAND中引入了独特的“Confined SN”技术,通过在绝缘膜中制造气隙来减少相邻存储单元之间的电干扰-2。这种创新设计使编程时间比传统方法缩短了10%,耦合电容减少约一半-2

对于需要高可靠性的应用场景,如工控、汽车电子和医疗设备,美光3D MLC NAND提供了更长期的稳定性能。

网友提问:现在大厂都在减少MLC生产,美光为什么还在坚持这方面的技术?

这是个很实际的问题!确实,像三星这样的主要供应商已经宣布MLC产品进入生命周期终结阶段-6,但市场对可靠存储解决方案的需求并没有消失。

美光坚持3D MLC NAND技术是因为市场存在稳定的利基需求。工控、汽车电子、医疗设备和网络通信等领域对产品的可靠度、写入寿命和长期供货承诺有严格要求-6。这些应用不能像消费电子产品那样频繁更换存储方案,它们需要的是经过验证的、稳定的解决方案。

同时,美光的企业级MLC(eMLC)NAND为写入密集型企业应用提供了比SLC NAND更具成本效益的选择,特别适合事务密集型数据服务器-1。美光的FortisFlash设备也提供比标准MLC更高的耐用性,而没有eMLC的使用限制-1

在这些特定市场中,客户愿意为可靠性和性能支付溢价,这使得MLC产品线对美光来说仍然具有商业价值。

网友提问:如果我想为数据中心选择存储方案,美光3D MLC NAND值得考虑吗?

这得看您的数据中心具体是做什么的!美光提供了针对不同工作负载优化的完整SSD产品线-4

如果您需要极高容量的存储,比如用于物联网数据或企业日志,美光6600 ION可能更合适,它能提供高达245TB的容量-4

如果您的重点是AI工作负载,需要低延迟和快速响应,那么美光7600系列可能更符合需求,它在1%的运行情况下延迟低于99.9999毫秒-4

对于高性能的AI模型训练和实时推理,美光9650是首款专为数据中心设计的PCIe Gen6 SSD,顺序读取速度高达28GB/s-4

美光3D MLC NAND技术的优势在于其平衡的性能和可靠性,特别适合那些对数据完整性和长期稳定性有高要求的应用场景。考虑到MLC NAND市场供应正在减少-6,如果您需要长期稳定的供应链,现在做出选择并确保供应可能是个明智的决定。

您需要评估自己的工作负载类型、性能需求和预算,然后与美光或其合作伙伴讨论最适合您需求的解决方案。