一块即将被封装进企业级固态硬盘的闪存晶圆，在2019年洁净室灯光的映照下，其表面精密堆叠的微观结构标志着半导体制造业攀登的一个新高度。
如今市场上动辄200层、300层的3D NAND闪存技术已然不是新闻，但回望2019年，当SK海力士宣布其72层3D NAND正式进入批量生产时，整个行业为之振奋-5。
这一节点不仅仅是数字上的叠加，更是存储技术从艰难探索迈向成熟量产的关键转折点，为今天我们享用的海量数据存储奠定了基础。
3D NAND技术的出现本身就是一场存储革命。在平面NAND技术达到15纳米工艺极限后，半导体行业不得不寻找新的出路-7。
就像在土地有限的区域，建筑商开始建造摩天大楼而不是单层房屋一样，存储芯片制造商将存储单元垂直堆叠起来，开辟了存储密度的新维度。
早在2017年，行业主要厂商就已经在竞相研发64层及以上的3D NAND技术。三星、东芝等大厂纷纷展示了技术路线图，而SK海力士的72层设计在当时确实走在了行业前列-10。
这一技术突破不仅仅是层数的增加，更意味着在相同的芯片面积上，存储容量可以大幅提升，同时降低每比特存储成本-3。
量产72层3D NAND绝不是简单的数字游戏。从技术图纸到工厂流水线，工程师们需要克服前所未有的制造难题。
随着堆叠层数增加，刻蚀工艺面临严峻挑战。通道孔的深宽比（孔深与孔径之比）急剧增加，给离子蚀刻工艺带来巨大压力-6。
研究人员发现，降低等离子体频率能够减小离子角分布，提高离子到达高深宽比特征底部的可能性，这一创新为更高层数的堆叠铺平了道路-6。
材料纯度控制也变得至关重要。在极端高深宽比蚀刻过程中，任何微小的污染都可能导致整个存储单元的失效-7。
当时，制造商需要开发专门的湿法蚀刻化学品，以确保在堆叠通道的顶部和底部均匀去除特定材料，而不会损害其他结构-7。
SK海力士将这批量产72层3D NAND首先应用于企业级NVMe SSD产品线，瞄准了快速增长的数据中心市场-5。
这些固态硬盘采用了72层堆栈的3D TLC颗粒，配备自研NVMe控制器，提供M.2和U.2两种规格-5。
性能表现令人印象深刻——顺序读取速度最高可达3.2GB/s，随机写入速度最高可达160K IOPS，而功耗控制在不超过14W-5。与采用更早技术制造的SSD相比，新型产品的顺序读取性能提高了30%，随机写入性能提升了70%-5。
2019年正值云计算、人工智能和机器学习需求快速增长期，数据中心对存储设备的能耗问题日益关注-5。
有调查显示，预计到2025年，大型数据中心的能耗将占全球能源总消耗量的五分之一，这使得低功耗存储设备变得尤为重要-5。
SK海力士推出的低功耗企业级SSD正好满足了这一市场需求。公司不仅掌握了NAND闪存制造技术，还能独立完成控制器设计和驱动程序开发，实现了全链条自主生产能力-5。
在SK海力士推进72层3D NAND量产的同时，全球存储市场竞争格局正在重塑。三星继续保持在NAND闪存市场的领先地位，份额达到36%-10。
而东芝则因财务问题面临业务重组压力，美光和英特尔联盟也在加速技术追赶-10。
与此同时，中国存储产业开始崭露头角。长江存储投资240亿美元建设武汉存储器基地，计划从32层3D NAND起步，逐步向64层技术迈进-10。
这一系列动态预示着全球存储市场将迎来更加多元化的竞争格局。
72层3D NAND的量产成功为后续技术发展奠定了坚实基础。就在产品推出不久后，SK海力士已经计划基于96层堆栈的“4D NAND”技术开发容量更大的16TB企业级SSD-5。
随着层数不断增加，制造商开始探索更先进的技术方案。美光等公司开始研究晶圆键合技术，将CMOS外围电路晶圆与存储单元阵列晶圆分别制造后键合在一起，以优化整体性能-1。
存储原理也可能发生根本性变革。研究人员正在探索将传统的“电荷陷阱”存储原理改为“铁电极化”，利用铁电薄膜的极化方向来存储数据，这有望显著降低工作电压，减少介质击穿风险-1。
从存储芯片生产线上刚刚完成封测的72层3D NAND芯片，被整齐排列在特制托盘上准备出货。它们的诞生恰逢数据中心从机械硬盘向全闪存阵列过渡的关键期，也为全球存储市场的竞争格局埋下了新伏笔。
今天，当长江存储宣布其第五代294层3D NAND开始投产时-9，半导体行业早已跨过那个曾经令人振奋的72层里程碑。
人们更关注的是AI数据中心推动的332层技术突破-8，而那条曾经标志着技术高峰的生产线，已经在存储行业指数级增长的曲线上，化作了一个平缓的注脚。
网友问题与回答网友“存储爱好者”提问：
我听说现在3D NAND都做到300多层了，为什么你们还要回顾72层这种“老技术”？这对我们现在选购SSD有什么实际意义吗？
很高兴看到你对存储技术发展这么关注！你说得没错，现在市面上的确已经出现了300层以上的3D NAND产品-8。但我们回顾72层技术，恰恰因为它是一个承前启后的关键节点。
从技术发展角度看，72层3D NAND的量产标志着这项技术真正走向成熟。在此之前，3D NAND制造成本高、良率低，主要还是实验室里的“炫技”产品。而72层技术的稳定量产，意味着制造商解决了高深宽比刻蚀、材料均匀性等一系列工艺难题-6-7，为后续更高层数的堆叠铺平了道路。
对消费者选购SSD来说，了解这段历史能帮助你判断产品定位。采用早期72层技术的SSD现在可能已进入价格亲民区间，适合预算有限但对容量有要求的用户。而了解不同层数技术的特点，也能帮你在性能、耐久度和价格之间找到平衡。
其实，技术发展往往不是简单的“新旧替代”。就像汽车引擎从4缸发展到12缸，但不同缸数的引擎仍然在不同车型中各司其职一样，不同层数的3D NAND技术也在不同定位的存储产品中继续发挥价值。
网友“科技行业观察者”提问：
从72层到现在的300多层，3D NAND技术发展似乎遇到了瓶颈？厂商们除了堆层数，还有什么其他技术路线来提高存储密度？
你的观察非常敏锐！确实，单纯依靠增加堆叠层数已经遇到物理和经济的双重挑战。随着堆叠高度增加，制造过程中的刻蚀难度呈指数级增长，需要开发创新的工艺解决方案-6。
制造商正在探索多种技术路线来突破这一瓶颈。晶圆键合技术是一个重要方向，即将存储单元阵列和外围电路分别制造在不同的晶圆上，然后通过精密键合技术将它们结合在一起-1。这种方法允许两部分独立优化，既能提高存储密度，又能增强读写性能。
另一个创新方向是存储原理的根本变革。研究人员正在探索用铁电薄膜替代传统的电荷捕获层-1。这种材料可以通过极化方向存储数据，工作电压更低，有助于解决随着层数增加而加剧的介质击穿问题。
在水平方向上，制造商也在不断优化单元结构和排列方式。比如铠侠公司就强调，他们不单纯追求堆叠层数的增加，而是寻找垂直压缩与横向压缩之间的最佳平衡-4。
每个存储单元存储的比特数也在增加，从TLC（每单元3比特）到QLC（每单元4比特），再到正在研究的PLC（每单元5比特），这些都能在相同物理空间内存储更多数据-3。
网友“行业分析师”提问：
中国存储企业在3D NAND领域的发展状况如何？他们与国际领先企业的技术差距有多大？国产替代的前景怎么样？
你提到了一个当前全球半导体行业都非常关注的话题。中国存储企业，特别是长江存储，近年来确实取得了令人瞩目的进展。
技术发展方面，长江存储已经实现了从追赶到并跑的转变。据报道，该公司已开始生产第五代294层堆叠的3D NAND产品-9。从层数来看，这已经接近国际领先水平。他们还计划在2025年推出3D QLC产品，并在2026年量产2TB容量级别的产品-9。
在供应链自主化方面，长江存储正在积极推进设备国产化。他们建设了一条仅采用中国制设备的试验线，计划在2025年下半年试生产-9。有报告显示，他们的设备国产化率已达到45%，领先于行业平均水平-9。
当然，挑战依然存在。在先进曝光设备等关键领域，国内企业仍需要进口-9。新技术生产线的良率和稳定性还需要时间验证和完善。
从市场前景看，随着中国在物联网、汽车电子等领域的快速发展，对存储芯片的需求将持续增长。长江存储计划到2026年底挑战全球市场份额的15%-9，如果这一目标能够实现，将在一定程度上改变全球存储市场的竞争格局。
整体而言，中国存储企业正处在从技术追赶到市场拓展的关键阶段，未来发展值得密切关注。
