游戏加载时那个旋转的圆圈还在转，电脑弹出“存储空间不足”的红色警告再一次中断了工作。英特尔工程师们将存储单元像建摩天大楼一样一层层堆叠起来，寻找突破平面存储物理极限的解决方案。
数据显示，全球数据量预计到 2025 年将增长至惊人的 175 ZB-10。英特尔72层3D NAND技术在当时提供了一个实际的容量提升路径，尽管如今已经发展到更高层数，但其背后的设计理念和技术突破仍然值得关注。
NAND闪存技术从平面走向立体，是存储行业的一次革命性跨越。传统的2D NAND闪存架构已经接近其物理极限，难以继续通过微缩工艺提升容量和性能-1。
平面结构的NAND闪存面对的实际扩展极限给半导体存储器行业带来严峻挑战-1。3D NAND技术改变了这一局面，它通过垂直堆叠多层数据存储单元，打造出存储容量比同类技术高达三倍的存储设备-1。
这项技术能够在更小的空间内容纳更高存储容量，带来显著的成本节约和能耗降低，同时实现大幅的性能提升-1。从消费类移动设备到要求最严苛的企业部署，3D NAND都能满足多样化的存储需求。
英特尔在3D NAND领域采取了特色鲜明的技术路径，尤其是在存储单元设计上与其他厂商形成差异。多数厂商采用电荷捕获技术，而英特尔则坚持使用经过十几年验证的成熟浮栅技术-2。
浮栅技术在数据存储安全方面具有明显优势，这是英特尔闪存产品的核心特点之一-2。英特尔认为，相对于新的电荷捕获技术，浮栅技术更为成熟可靠，能够提供更好的数据稳定性。
英特尔3D NAND的第二大优势是其卓越的扩展性。在整体架构上，英特尔将CMOS电路放在NAND存储单元下方-2。这种设计被称为“CMOS under array”（阵列下CMOS），有别于其他厂商将CMOS电路放在存储单元周围的布局。
说到英特尔72层3D NAND，这种架构设计允许在更小的芯片面积上实现更高的存储密度。相比传统设计，CMOS电路被放置于存储阵列之下，节省了宝贵的晶圆空间。
这种布局意味着随着堆叠层数的增加，外围电路需要被缩小以适应有限的空间-5。英特尔通过这种设计实现了更高效率的阵列排布，面密度可比替代产品提高约10%-10。
在采用72层3D NAND技术时期，英特尔已经在探索如何平衡堆叠层数与性能表现。与将CMOS电路放在周围的友商设计不同，英特尔的架构避免了随着层数增高而不断增大的技术挑战-2。
存储行业的竞争一直激烈，各大厂商在3D NAND层数上你追我赶。早在2018年，几家国际闪存大厂如三星、美光、东芝、西数、SK海力士推向市场的主流产品就已经是64层或72层3D NAND-7。
当时行业预测到2020年3D存储堆叠可以做到120层甚至更高，2021年可以达到140层以上-7。SK海力士随着72层3D NAND产能及良率提升，预计其搭载72层3D NAND的企业级SSD出货比重将显著提升-7。
英特尔与美光曾表示，第三代3D NAND技术（96层）的开发将于2018年年底或2019年年初交付-7。这些技术演进展示了行业从72层向更高堆叠层数快速推进的步伐。
采用3D NAND技术的固态硬盘能够提供相当于传统硬盘17倍或SATA固态盘最高达3倍的性能-2。对于最终用户而言，这意味着更快的系统启动速度、更短的文件传输时间和更流畅的应用加载体验。
英特尔32层3D NAND技术已经能够实现单面M.2接口的1TB容量固态硬盘-2。随着层数增加到72层，存储容量和性能得到进一步提升，为用户提供更大的存储空间和更快的访问速度。
基于3D NAND的闪存被认为是温数据的最佳载体，从数据处理角度看，它也是DRAM与NAND之间的一个高效连接器-2。这种定位使得3D NAND技术在平衡性能、容量和成本方面具有独特优势。
3D NAND技术继续向着更高堆叠层数发展。东京电子在2023年6月宣布已开发出一种用于存储芯片的通孔蚀刻技术，可用于制造400层以上堆叠的3D NAND闪存芯片-1。
行业路线图预计将有数百到1000层和更多的I/O能力-6。具体来说，积极的公开路线图显示，近期将达到约500层，平均每年进展约33%-6。
随着堆叠层数的增加，制造商需要在电圧窗口、纠错方案和内部并行性之间找到新的平衡点-6。这些技术进步将进一步提升存储密度和性能，同时降低每GB成本。
行业路线图指向约500层的近期目标-6，英特尔工程师们早在规划更高的堆叠蓝图。下一场存储革命可能就藏在他们正在调试的蚀刻机中，准备再次打破现有的层数边界。
网友A问： 我看到现在市面上已经有144层甚至更高层数的3D NAND产品了，英特尔72层3D NAND相比这些新产品还有优势吗？
从技术发展角度看，72层3D NAND确实已经被更高层数的产品超越，这是技术迭代的必然结果。不过它仍然有自己的价值所在：首先，成熟的技术通常意味着更稳定的性能和更高的可靠性，对于不需要极限容量的用户来说完全够用。
较早的技术平台往往有更优化的成本结构，如果你在寻找性价比高的存储方案，基于成熟工艺的产品可能是更经济的选择。更高层数的3D NAND虽然在容量密度上有优势，但新技术的溢价也不容忽视。
从系统兼容性考虑，较成熟的技术通常有更广泛的兼容性和更完善的驱动支持。对于那些运行老系统或对稳定性要求极高的应用环境，经过时间验证的技术平台反而是更安全的选择。
网友B问： 我准备买一个固态硬盘，看到有些是TLC，有些是QLC，这和72层、96层这些层数有什么关系？应该怎么选择？
这是个很好的问题，层数和存储单元类型确实是两个不同但相关的概念。简单来说，层数指的是3D NAND中存储单元垂直堆叠的层数，直接影响单颗芯片的存储容量；而TLC、QLC则是指每个存储单元存储的比特数，TLC存3位，QLC存4位。
选择时你需要考虑自己的使用场景：如果你需要大容量且主要是读取操作（比如存储电影、照片等），QLC的高密度特性会更适合；如果你的使用场景包含大量写入操作，那么TLC的耐用性可能更合适。
关于层数，更高的层数通常意味着更高的存储密度和更低的每GB成本。英特尔的浮栅技术即使在QLC设计中也保持了较好的可靠性，这是他们的技术优势-10。最重要的是，不要只看单一参数，控制器质量、固件算法和整体设计同样重要。
网友C问： 3D NAND层数越来越多，会不会像CPU核战一样遇到边际效应递减的问题？层数增加真的能一直带来性能提升吗？
你的观察很敏锐，这确实是行业正在面临的问题。3D NAND层数的增加确实会遇到边际效应递减的情况，主要受限于几个方面：首先是制造工艺的挑战，随着层数增加，蚀刻和沉积工艺的难度呈指数级增长；其次是信号完整性问题，更多层数意味着更长的垂直通道，可能影响访问速度和功耗。
不过与CPU核战不同的是，3D NAND层数增加目前仍然能够直接转换为存储容量的提升，这对满足数据爆炸增长的需求至关重要。行业正在通过多种创新来应对挑战，比如改进蚀刻技术-1、采用串堆叠架构-9和优化电路设计等。
性能方面，层数增加不一定直接转化为速度提升，但通过增加平面数量、提高接口速度-9和优化控制器设计，整体性能仍在持续进步。未来，行业可能会更多关注于架构创新和系统级优化，而不仅仅是追求层数增加。
