手机存储总是不够用,新买的固态硬盘价格却越来越亲民,这背后是一场关于把存储芯片盖成摩天大楼的技术竞赛。

三星计划2026年量产400层以上堆叠的V10 NAND,单位面积位密度比前代飙升56%-6。而在另一条技术路径上,英特尔早已在其144层3D QLC NAND中采用了独特的三层堆叠结构,将48+48+48层的存储单元像三明治一样精确组合-5


01 技术分野

三星在3D NAND领域采取了一条相对稳健的技术路线。它的128层单堆栈产品不像英特尔等竞争对手那样采用多deck集成,有效避免了深宽比和对齐问题-4

这种单堆栈设计使三星能够在量产3D NAND中实现当时世界上最小的单元间距。

在性能方面,三星的3D NAND一直保持着读取延迟最低、写入速度最快的优势-5。当其他厂商不得不用两层堆叠来实现128层时,三星却能一次性完成。

这背后是三星在垂直通道高宽比蚀刻技术上的多年积累,这项技术被视为扩展3D NAND最关键、最困难的制造步骤。

三星计划在2026年3月开始建设其第十代V-NAND的量产线,预计同年10月全面投产-9

02 英特尔的独特道路

英特尔在3D NAND领域走上了一条与众不同的道路。在其他厂商主要专注于TLC时,英特尔却将重点放在了QLC上,成为2021年ISSCC上唯一展示最新3D QLC NAND的厂商-5

英特尔144层QLC设计采用了三层堆叠结构,把存储单元分为48+48+48层,而不是业界预期的72+72层-5

这种设计意味着英特尔只需重复三次相同的沉积、蚀刻和填充步骤,大大简化了制造流程。更值得注意的是,英特尔坚持使用浮动栅存储单元,而其他厂商已普遍转向电荷陷阱单元技术。

在性能优化方面,英特尔将这三个平台各自构成独立的擦除块集合,这意味着可以单独擦除字符串的中间部分,而不影响其他两部分存储的数据-5

03 堆叠竞赛白热化

3D NAND的堆叠层数竞赛已经进入白热化阶段。三星不仅计划在2026年推出400层以上的V10 NAND,更瞄准了2027年推出数据输入输出速度再提升50%的V11 NAND-6

三星的远期目标更加宏大:计划到2030年开发出超过1000层的NAND芯片-6

为了实现这一目标,三星正在采用新型键合技术,在不同的晶圆上分别创建存储单元和外围电路,然后进行键合-6。这种被称为BV NAND的方法能够在单位面积上将位密度提高1.6倍。

英特尔虽然已经出售了其NAND闪存业务,但它在3D NAND技术上的创新仍在继续。英特尔的144层QLC NAND采用了一种创新的块管理方式,将96MB的数据块大小减少到48MB-5

04 面临的共同挑战

随着3D NAND技术向更高层数发展,所有厂商都面临着相似的技术挑战。当存储密度在10年间增长超过30倍时-10,传统技术已经接近极限。

字线电阻增加、垂直通道深宽比急剧上升、上下相邻存储单元之间的电干扰加剧,这些都是高层化过程中无法回避的问题-10

混合键合技术被视为突破这些限制的关键技术之一-10。这种技术允许在不同晶圆上分别制造存储单元阵列和CMOS外围电路,然后将它们键合在一起,从而优化各自的工艺条件。

在混合键合领域,三星已经进行了探索,并考虑将这一技术用于逻辑芯片,目标是在2026年下半年推出采用3D封装的2nm移动处理器-2

05 用户能感受到什么

这场三星和英特尔的3D NAND技术竞争,最终会转化为消费者手中的实际产品

随着三星和英特尔不断推动3D NAND技术进步,用户将能够以更低价格获得更大容量的存储设备。400层NAND技术的实现意味着同样大小的芯片可以存储更多数据,直接推动固态硬盘价格下降

更快的I/O速度将使文件传输、应用加载和系统启动时间大幅缩短。三星V10 NAND的I/O引脚速率达到5.6Gbps,相比前代产品提升了75%-9

对于AI服务器和数据中心,超高堆叠的NAND闪存能够提供更大的存储容量和更优的散热性能,这对处理海量AI训练数据至关重要-6


三星的V10 NAND生产线已在规划中,预计明年3月启动建设,目标是在人工智能服务器市场上分得更大蛋糕-9。英特尔虽已出售闪存业务,但其创新的三层堆叠和QLC技术仍然影响着行业走向。

当手机存储从128GB变成256GB成为常态,当1TB固态硬盘的价格变得亲民,背后是3D NAND层数从24层到400层的技术长征。这场存储芯片的“摩天大楼”竞赛,正决定着未来数字世界的地基能有多牢固。

下面是一些网友可能关心的问题:

问:三星和英特尔的3D NAND技术路线差异这么大,对我们普通用户来说,买固态硬盘时该怎么选?

哎呀,这个问题真是问到点子上了!说实话,普通用户其实不必太纠结于技术路线的差异,因为最终产品都会符合行业标准。

不过要是你想了解背后的门道,那就有意思了:三星的单堆栈技术有点像一气呵成的整块大理石雕刻,工艺要求高但结构更稳定;而英特尔的三层堆叠则像精准拼接的三层木板,制造更灵活-5

实际选购时,你应该更关注产品参数:容量、读写速度、耐久度和价格。对于大多数用户,来自任何主流厂商的3D NAND固态硬盘都能提供良好的体验。如果你需要大容量且预算有限,采用QLC技术的产品可能更合适——这正是英特尔专注的领域-5

而如果你追求顶尖性能和可靠性,三星的高层数TLC产品可能更符合需求-9。关键是根据你的实际使用场景和预算来做决定,而不是被技术名词迷惑。

问:三星说要做1000层的NAND,这现实吗?会不会只是画大饼?

你这个问题提得特别实在!我刚开始看到1000层这个数字时也觉得“这不太可能吧”,但仔细研究后发现,三星还真不是随便说说。

目前三星已经计划在2026年推出400层以上的V10 NAND-6,而且他们正在开发新型键合技术,能够在不同晶圆上分别制造存储单元和外围电路,然后再键合在一起-6

这种方法有点像现代建筑中的预制件技术——先分别制造各个部分,再组装成完整建筑,大大降低了整体施工难度。

当然,挑战是巨大的。层数越多,字线电阻增加、存储单元间电干扰加剧、散热问题越突出-10。但三星已经在探索混合键合等新技术来应对这些挑战-2

从技术演进角度看,3D NAND的层数在过去十年增长了约10倍-10,按照这个趋势,到2030年达到1000层并非天方夜谭。不过最终能否实现,还要看未来几年关键技术突破的实际情况。

问:3D NAND层数不断增加,为什么我买的固态硬盘寿命好像没明显提升?

哎,这确实是个让人有点郁闷的现象!层数增加主要提升了存储密度和容量,但并不直接等同于寿命延长

实际上,随着每个存储单元存放的位数增加(从TLC的3位到QLC的4位),单元的耐久度往往会有所下降-10。这就像一间房子住的人越多,每个居住者的个人空间和舒适度就会减少一样。

但别灰心,厂商正在通过多种方式弥补这一问题:更聪明的损耗均衡算法、过度配置技术(实际容量比标称容量大,预留一部分作备用)、以及更强大的错误校正机制。

三星和英特尔的3D NAND技术进步虽然不直接表现为寿命数字的飙升,但通过提高存储密度,使得在相同容量下可以使用更少的存储单元,从而间接提高了整体产品的可靠性

随着层数增加,制造商能够在芯片中集成更多独立工作的平面,提高并行处理能力,这也改善了性能表现-5。所以虽然寿命参数可能没有飞跃,但整体使用体验是在稳步提升的。