机械硬盘的吱吱声逐渐消失在科技发展的长河中,你手里的固态硬盘不仅容量翻了好几倍,价格反而更亲民了。这背后,是一场由英特尔等公司引领的存储技术革命。
英特尔与镁光合资企业研发的3D NAND技术,通过把内存颗粒堆叠在一起来解决传统平面NAND闪存的限制-1。平面结构的NAND闪存已接近其实际扩展极限,给半导体存储器行业带来严峻挑战。

3D NAND技术垂直堆叠了多层数据存储单元,可打造出存储容量比同类NAND技术高达三倍的存储设备-1。

固态硬盘的数据传输速度虽快,但售价和容量一直是个问题。2.5英寸硬盘能容纳存储芯片的空间有限,更高容量的芯片意味着更高的成本。
2016年,英特尔发布了基于3D NAND技术的固态盘系列,满足消费与商用客户端市场、物联网及数据中心应用的需求-8。
平面NAND已经接近物理极限,就像在一张纸上写字,写满了就没办法再添加内容。3D NAND相当于把纸摞起来,向上发展空间,这思路的转变带来了存储技术的飞跃。
这种垂直堆叠的设计不是简单地叠加,而是通过创新的工程方法,在更小的空间里塞进更多存储单元。
英特尔不仅是一家处理器公司,在存储领域也有着深厚积累。他们提出的“CMOS over array”架构,将控制电路分布在多个晶圆上,大幅提升了3D NAND系统的性能-10。
英特尔公司副总裁李仁基曾说:“借助3D NAND这样可信的、突破性的技术改变存储经济性的问题。”-8
英特尔在3D NAND领域的创新不仅体现在存储密度上,还表现在产品多样化。针对不同市场,英特尔推出各有侧重的产品系列,从消费级到企业级全覆盖。
你知道吗?英特尔目前是唯一能够同时满足消费、商用、物联网及数据中心市场需求的固态盘厂商-8。
面向消费级客户端的英特尔固态盘600p系列,让消费者以主流硬盘的价格享受PCIe接口的强劲性能-8。这个系列用在台式机和笔记本中,性能远超传统硬盘。
对于商用市场,英特尔固态盘Pro 6000p系列拥有低功耗、高性能的特点-8。这类产品与英特尔酷睿博锐技术相结合,为企业用户带来了所需的安全及管理特性。
在数据中心领域,英特尔固态盘DC P3520系列适用于存储虚拟化、网络托管等云计算环境中的读写密集型应用-8。这个系列特别适合需要大规模数据处理的企业。
就连物联网设备也有专门选择,英特尔固态盘E 6000p系列为销售点设备及数字标牌等物联网应用提供更好的安全和管理特性-8。
传统3D NAND设计中,控制电路的CMOS通常位于存储阵列下方。随着堆叠层数增加,留给控制电路的空间越来越紧张-10。
英特尔专利中描述的创新方法是将控制电路分布在两个晶圆上,通过晶圆键合技术将它们连接在一起-10。这种方法显著增加了控制电路可用空间。
控制电路空间的增加意味着可以部署更多的页缓冲区和字线驱动器,直接提高了数据访问速度。这一设计既保持了较小的芯片面积,又提升了整体性能。
随着3D NAND技术发展,堆叠层数不断增加。东京电子已开发出用于制造400层以上堆叠3D NAND闪存芯片的通孔蚀刻技术-1。
存储技术发展始终围绕性能、容量、成本和功耗这四个关键指标。3D NAND技术在这四个方面都做出了显著改进。
相较于平面NAND,3D NAND在单位面积上能提供更高存储容量,这意味着更低的每比特成本。存储设备更小巧,但容量更大,符合移动设备的发展趋势。
在性能方面,3D NAND降低了数据访问延迟,提升了读写速度。对于数据中心和企业应用,这种性能提升能加快数据处理速度,提高业务效率。
功耗也是3D NAND的优势之一。与传统硬盘相比,固态硬盘本就更加节能,3D NAND技术进一步优化了能效比,对于需要长时间运行的设备尤其重要。
3D NAND市场竞争激烈。铠侠计划在2027年实现1000层3D NAND技术,西部数据也计划采取类似策略-9。
尽管存储市场需求仍在增长,但3D NAND的价格压力仍然存在。有趣的是,当前3D NAND的价格甚至低于2D NAND,这可能会限制其广泛应用-9。
从技术演进角度看,3D NAND堆叠层数的竞争只是阶段性现象。长远来看,存储技术可能需要更根本性的突破。
新式存储技术如MRAM、PCRAM和ReRAM正在兴起,英特尔也开发了类似3D XPoint的技术-2。未来可能出现不同存储技术共存互补的格局。
固态硬盘的价格标签在过去几年悄悄变薄,2TB容量从高端奢侈品变成普通用户的标配选择。英特尔3D NAND技术不仅解决了存储容量和成本的问题,更将控制电路分布在多个晶圆上-10。
企业数据中心里,一排排服务器安静运行,3D NAND固态盘快速处理海量数据。物联网设备嵌入更小、更省电的存储芯片,智能终端设备待机时间更长。个人电脑开机只需几秒,大型游戏加载时间大幅缩短。
未来存储技术的发展不会停止。随着堆叠层数向400层甚至1000层迈进,以及“CMOS over array”等创新设计-10。