望着大连工厂里高度自动化的生产线,英特尔工程师们可能未曾料到,他们亲手推动的3D NAND技术革新,最终会成为公司战略调整的牺牲品。
2015年,当英特尔大连工厂开始转型生产3D NAND存储产品时,整个行业都对这个决定投来关注的目光。仅仅一年后,这里就成功实现了3D NAND的量产,速度之快让业界为之惊叹-8。

当时,大连工厂的工程师们可能不会想到,他们正在参与的是一项将改变存储行业格局的技术创新,而这项技术最终会随着公司的战略调整,画上充满遗憾的句号。

2005年,英特尔宣布进军NAND Flash市场,与美光合资成立IM Flash公司-4。 当时,闪存行业面临一个严峻挑战:平面NAND闪存已接近其物理扩展极限,传统工艺很难继续提升存储密度-1。
英特尔与美光看到了突破口——如果无法在平面上继续做文章,为什么不转向立体?于是他们开始研发一种全新的闪存类型:通过把内存颗粒堆叠在一起来解决2D NAND的限制-1。
这项技术就是后来被称为3D NAND的创新。它不是简单地将芯片摞起来,而是在垂直方向上构建多层数据存储单元,就像一个存储单元构成的高楼大厦。
英特尔在2016年成功将这项技术投入量产,比业界预期的要快得多-8。 当时负责大连工厂的梁志权回忆道:“我们其实只用了几个月时间就完成了生产线改造,并且实现了零关闭。”
英特尔的3D NAND技术路线从一开始就显示了其独特性。与竞争对手不同,英特尔选择了浮栅架构而非电荷捕获技术-10。 这一决定在初期引起了不小争议,但它最终成为英特尔NAND产品的核心竞争力。
浮栅技术通过隧道氧化层控制电子流动,存储节点是物理隔离的-10。 这种方法能有效防止电荷丢失和单元间干扰,为后续发展多级单元技术打下了坚实基础。
独特的垂直全环绕栅极结构让每个单元提供的电子数接近平面浮动栅极的6倍。更多电子意味着更高的控制力和更小的容差-10。
基于这一架构,英特尔在2017年成为业界第一个推出3D 64层TLC固态盘的厂商,并且也是在业内第一个推出64层QLC的厂商-2。 从技术领先性角度看,英特尔确实在存储密度和可靠性之间找到了平衡点。
大连存储工厂在英特尔3D NAND技术路线中扮演了关键角色。作为英特尔亚洲唯一一家晶圆制作工厂,代号Fab 68的基地不仅是生产基地,还承担了部分研发工作-8。
2017年左右,随着市场需求激增,英特尔3D NAND产品供不应求。公司决定在原有工厂旁新建Fab 68A工厂-8。 这一扩张决定充分显示了市场对英特尔3D NAND技术的认可。
有趣的是,这个曾经被视为英特尔全球生产基地中的“小学徒”的工厂,在短短十余年后,实现了“反向技术输出”——2019年,150多名英特尔大连存储工厂的工程师被派往美国新墨西哥州的生产基地协助生产-8。
大连工厂的成功秘诀是长期坚持和一丝不苟的态度,它两次获得英特尔质量金奖,在公司内部创造了纪录-8。
沿着英特尔3D NAND技术路线前进,可以看到四个关键技术方向的持续演进:高层化、多值化、布局变更和微细化-7。
高层化方面,3D NAND的堆叠层数从商业化初期的24层,快速增加到2022年的238层,2023年更是突破了300层大关-7。 每一次层数增加都意味着存储密度的显著提升。
多值化技术则让每个存储单元能够保存更多数据。英特尔率先将QLC技术商业化,让每个单元能够存储4位数据,相比TLC提升了33%的密度-2。
英特尔还发展出了独特的阵列下CMOS技术,把控制电路放在存储单元的下面,大幅节省了芯片面积-8。 这种布局变更技术使英特尔NAND的面密度比替代性产品高出10%-10。
沿着英特尔3D NAND技术路线发展,QLC技术成为一个重要里程碑。2021年,英特尔发布了基于144层QLC NAND的固态盘D5-P5316,容量高达30.72TB-2。
这款产品展示了QLC技术在数据中心应用的巨大潜力:与机械硬盘相比,可将温数据存储的空间占用降低多达20倍,同时提供高达25倍的顺序读取性能-10。
英特尔的浮栅技术在此发挥了关键作用。与传统电荷捕获技术相比,浮栅单元的读取窗口预算更高,这意味着更好的数据保留能力和可靠性-10。
QLC NAND的实际耐用性也超出了传统认知。研究表明,实际应用下的耐用性要求通常远低于企业的预期,99%的系统最多使用了其硬盘15%的额定寿命-10。
2020年10月,行业传来震惊消息:SK海力士将以90亿美元收购英特尔的NAND闪存及存储业务-2。 这一决定标志着英特尔在NAND领域15年征程的转折点。
根据收购协议,SK海力士将获得英特尔NAND SSD业务、NAND部件及晶圆业务,以及其在中国大连的NAND闪存制造工厂-2。
两年后的2022年10月,英特尔全面退出SSD市场,所有技术支持及售后服务都转交给SK海力士旗下记忆体厂Solidigm负责-4。 加上同年7月宣布终止Optane记忆体业务,英特尔已全面退出记忆体市场-4。
这一决定背后是英特尔的IDM 2.0战略,公司开始整顿利润不足的产品线,排除包括记忆体在内的非核心事业-4。 虽然英特尔存储产品在市场上拥有很高评价,但战略优先级最终决定了这些业务的命运。
当工程师们最后一次走过大连Fab 68工厂的高度自动化生产线,英特尔独特的浮栅架构技术已被整合入SK海力士的产品路线中。3D NAND堆叠层数突破300层后,行业继续向500层、甚至1000层的目标迈进-7。
那些曾属于英特尔的创新——从64层TLC到144层QLC,从独特的浮栅单元到阵列下CMOS设计——如今已成为全球存储行业共同的技术遗产。大连工厂的自动化生产线仍在运转,只是控制室的标志已经从英特尔蓝变为SK海力士的红白标识。