上海华为全联接大会的展厅里,西部数据新发布的嵌入式闪存盘前围满了人,这款采用96层3D NAND技术的产品预示着智能手机存储容量即将迎来新一轮跃升-6

闪存技术发展到今天,业内主流厂商已经纷纷跨入了96层3D NAND的量产时代-8

这项技术进步不仅体现在单一芯片容量从几年前的256Gb向1Tb迈进-8,更意味着我们日常使用的智能手机、固态硬盘甚至企业级服务器将迎来速度与容量的双重飞跃。


01 技术飞跃

记忆体层数堆叠直接关系到芯片密度和位成本的降低-4。3D NAND技术自2013年三星首次推出24层产品以来-4,到2018年主要供应商纷纷宣布使用TLC生产96层NAND,标志着这一技术节点成为行业主流-4

制造96层3D NAND面临的核心挑战是如何访问结构深处的存储单元。技术人员必须创建一套“露台结构”以露出并连接每一层-5

这些连接通过阶梯状图案蚀刻至层内,形成所谓的“下向双路阶梯”-5。随着层数增加,阶梯阶数增多,芯片厚度也随之增大-5

三星公司在这一领域取得了突破性进展,他们开发的“阶梯式分割模式”减少了光刻步骤,同时缩小了阶梯所占用的芯片面积-5

这项创新使得96层芯片的制造生产率比64层芯片提高了30%以上-5-8

02 性能突破

从技术参数来看,96层3D NAND相比前代产品实现了全面进步。三星的96层V-NAND工作电压降至1.2伏,低于64层产品的1.8伏-5

更低的电压意味着更低的能耗和发热量,这对于移动设备尤其重要。

性能方面,三星96层V-NAND的写入速度提升了约30%,达到500微秒,读取响应时间为50微秒-5。接口速度也实现了飞跃,达到每秒1.4 Gbit,较64层产品快40%-5

东芝的96层堆叠BiCS4闪存则展示了QLC技术的优势,其位密度达到8.5Gb/mm²,相比TLC类型的512Gb 3D TLC提升40%以上-10

值得注意的是,东芝还优化了针对QLC闪存的两步写入方法,使典型页面编程写入时间减少18%,有效缓解了QLC闪存写入性能衰减的问题-10

03 行业应用

2018年下半年,西部数据在上海正式发布了基于96层3D NAND技术的iNAND MC EU321嵌入式闪存盘-6。这款产品将先进的96层3D NAND技术与领先的接口技术相结合,为智能手机、平板电脑和笔记本电脑提供卓越的移动数据性能-6

西部数据公司高级副总裁Steven Craig指出,随着5G、4K视频、增强现实等新应用不断发展,用户对存储性能和容量的期待水涨船高-6

96层3D NAND技术正好满足了这一市场需求。Counterpoint Research的研究表明,2018年上半年智能手机总出货的内置存储容量相比2017年同期增加了40%,每台手机平均存储容量高达51GB-6

这一趋势也解释了为什么96层3D NAND技术会在2018-2019年间成为行业焦点。

04 市场格局

各大存储原厂在96层3D NAND技术上的布局和进展各不相同。三星作为市场领导者,在2018年已开始大规模生产第五代96层V-NAND-8

东芝和西部数据则采用合作模式,早在2017年就宣称成功研发出96层技术,并于2018年下半年宣布量产96层3D TLC NAND-8

美光和英特尔则主要聚焦于QLC技术,2018年开始量产64层QLC NAND,同时已将96层3D NAND样品送给客户,预计在2018年底量产-8

SK海力士推出了独特的4D NAND架构,其96层堆叠的4D NAND面积比72层3D TLC减小30%,读速提升25%,写速提升30%-8

中国厂商也在这一领域取得进展,旺宏电子作为台湾第一家量产3D NAND晶片的公司,已发展至192层技术,采用96+96层堆叠架构,可提供512Gb至1Tb容量-2-9

05 未来趋势

随着96层3D NAND技术的成熟,行业正在向更高层数迈进。东芝已经讨论了未来的128层堆叠3D NAND设备(BiCS5)-10

三星则计划在V-NAND产品中增添1 Tb与QLC产品-5

中金公司近期发布的研究报告指出,AI模型的训练和推理对企业级SSD提出写入速度、IOPS、容量及耐久度等多层面的更高需求-7

这将推动NAND Flash出货量持续增长,预计2028年全球NAND Flash出货量有望接近2000EB-7

铠侠和闪迪合资新工厂已于2025年第三季度投产,引入BiCS8先进工艺,将于2026年上半年贡献收入-7

结合供需来看,预计供给紧张至少持续到2026年底,2026年NAND价格或将维持高位-7


存储技术的进化从未停歇,从机械硬盘的旋转碟片到NAND闪存的电荷捕获,每一次变革都伴随着数据密度的跃升。上海展览中心里,那块搭载96层3D NAND的芯片静静地躺在展示柜中,表面反射着展厅的灯光。

手机存储容量突破1TB的新闻已不再令人惊讶,企业服务器配备数十TB的SSD也成为常态。96层3D NAND如同数字世界的基石,在我们看不见的地方,支撑着从智能手机到云计算的整个数字生态。