手机提示存储空间不足的瞬间，你或许不会想到，背后是一场关于如何将更多数据塞进更小空间的精密技术革命。
“闪存又满了！”这几乎成了现代人的日常抱怨。就在我们为手机、电脑不断膨胀的照片、视频和应用发愁时，一家公司正在解决这个问题的根源——如何让存储芯片装下更多数据。
东芝存储（现为铠侠）的工程师们给出了答案：向上堆叠，而不是平面扩展。这项被称为3D NAND的技术改变了整个存储行业的游戏规则-6。
2015年，存储技术正处于十字路口。传统的平面NAND闪存技术已经逼近物理极限，微缩化道路越走越窄。也正是在这一年，东芝迈出了关键一步。
这家日本技术巨头宣布开始样品供货三维NAND闪存“BiCS”（Bit-Cost Scalable）-6。这个时间点比许多人预想的要晚，但东芝有自己的考量。
与竞争对手不同，东芝没有急于推出层数较少的产品，而是一次性堆叠了48层存储单元，专注于提高核心的成膜和蚀刻工艺完成度-6。
东芝半导体与存储器产品公司存储器总工程师吉川进当时解释：“层积数量少于48层时没有成本优势，所以此前没有投产三维NAND。”-6这种务实态度在业界显得与众不同。
随着层数不断增加，东芝3D NAND技术开始展现出其真正的潜力。这家公司不满足于简单的堆叠，而是从结构设计上进行创新，实现真正的密度突破。
东芝开发出一种创新的三维内存单元阵列结构，它能够增强单元密度和数据容量，而不需要完全依赖工艺技术进步-3。
新结构通过垂直穿过多层电极材料的堆叠存储元件支柱，利用共享的外围电路，将芯片尺寸增加降到最低-3。
这种设计思路颇具前瞻性。例如，一个32层的堆叠就能实现与采用同一代技术制造的标准芯片相比10倍的集成度-3。
通过三维路径寻找密度提升的方法，东芝为整个行业开辟了新的可能性。
存储技术发展的核心矛盾始终是：如何在提高容量的同时保持可靠性和性能？东芝3D NAND技术的创新在这个问题上给出了令人惊喜的答案。
2017年，东芝做了件让整个存储行业侧目的事：全球首发基于QLC（四比特单元）BiCS架构的3D NAND闪存芯片-1。
当时，大多数消费者对QLC还持怀疑态度。毕竟，从SLC到MLC再到TLC，每增加一个存储比特，寿命似乎都在缩短。QLC每个单元要存储16种不同的电压状态，技术难度极大-1。
但东芝通过自己的QSBC纠错技术，宣称QLC NAND拥有多达1000次左右的P/E编程擦写循环，几乎与当时主流的TLC闪存相当-1。
在3D NAND技术的激烈竞赛中，东芝（后来的铠侠）面临着三星、美光、SK海力士等强劲对手。每家厂商都在疯狂增加堆叠层数，试图在密度竞赛中领先。
到2021年，铠侠（前东芝存储）已经开发出大约170层的NAND闪存，加入了与美光和SK海力士的激烈竞争-4。
尽管在层数竞赛中可能不是绝对领先，但东芝3D NAND技术有其独特优势。通过在新NAND的每层上集成更多的存储单元，与相同容量的存储器相比，它可以使芯片缩小30％以上-4。
这一优势在实际产品中得到了体现。东芝TR200 SSD采用原厂64层3D NAND设计，在媒体横评中被推荐为“近期最值得选购的SSD”-9。
存储技术的演进从未停止。随着人工智能、大模型和云计算的飞速发展，市场对NAND闪存的性能要求不断提高-2。
作为3D NAND技术的重要参与者，铠侠（继承东芝存储业务）正积极布局未来。公司计划在5年内将产能提高至2024年度的2倍-7。
铠侠还计划在2026年后半开始生产被称为“储存级存储器”（SCM）的次世代内存-7。这种内存的数据读取速度比NAND Flash快，和现行AI用DRAM相比，存储容量更大。
随着AI技术在各领域的广泛应用，NAND闪存需求持续增长。到2026年，全球AI相关应用对NAND闪存的需求量有望达到数万亿GB，年复合增长率将超过20%-2。
当美光宣布推出176层3D NAND时，当SK海力士转向4D NAND架构时，东芝存储的工程师们依然专注于他们的BiCS技术路线。
存储密度的竞赛永无止境，322层的3D NAND产品已经出现-2，而行业正在为400多层堆叠的量产做准备-2。手机存储从128GB跳到256GB起步，只是因为AI模型需要更多空间-2。
未来，我们或许不再需要删除照片来腾出空间，也不再需要在价格与容量之间痛苦抉择。而这一切，都始于那个决定垂直建造存储单元的决定。
