你手机里那张舍不得删的家庭合影，电脑中堆积如山的工作文档，还有那些收藏了许久的经典电影，都安静地躺在一个比指甲盖还小的芯片里。
芯片内部，一场存储技术的革命早在数年前就已悄然开始。2016年，东芝首次量产3D NAND 64层堆叠闪存，将存储容量比前代48层产品提升近1.4倍-1。
这个技术进步让单位面积存储容量提高了40%，而成本却不断下降，为今天的海量数据存储奠定了基础-1。
存储技术曾经面临着一个看似无解的困局。平面NAND闪存就像是在平地上建停车场，想在有限面积内容纳更多车辆，只能把车位画得越来越小。
当制造工艺达到15纳米时，这条路走到了尽头，进一步缩小单元尺寸会导致电子干扰加剧，数据可靠性急剧下降-1。
行业急需一种全新的思路。于是3D NAND 64层技术应运而生，它的创新之处在于“向上发展”。
好比将平面停车场改造为立体车库，在同样占地面积下，通过增加层数来大幅提升容量。东芝的BiCS闪存技术就是典型代表，它强调“Bit Cost Scaling”理念，即随着NAND规模扩大而降低成本-1。
这种垂直堆叠的方法不仅解决了容量瓶颈，还带来了额外的优势。因为存储单元在垂直方向上独立排列，相互之间的电子干扰显著降低，数据可靠性反而得到了提升-1。
全球主要存储芯片制造商在64层技术上展开了激烈角逐。美光科技推出的64层3D NAND企业级SSD，单个芯片就能提供64GB存储容量-6。
这个数字可能听起来有些抽象，但转换成日常生活场景就直观多了：它能存储超过9000张社交媒体照片，或10小时高清家庭视频，亦或是15000多首歌曲-6。
东芝与西部数据的合作也是这一领域的重要推动力。他们推出的XG6系列SSD采用了3D NAND 64层芯片，提供从256GB到1TB不等的容量选项-3。
与传统硬盘相比，这些固态硬盘的随机读写速度有了质的飞跃，用户体验大幅提升。三星作为行业龙头，早在2013年就开始投入3D NAND研发，2018年已经大规模生产第五代96层V-NAND-8。
不过64层技术仍是当时市场的主流选择，它平衡了性能、容量和成本，成为许多消费级和企业级产品的核心。
在存储芯片领域，中国企业曾经面临“卡脖子”的困境。三星、美光、SK海力士和东芝等几家国际大厂长期垄断全球NAND Flash市场供应，中国在这一产业领域几近空白-7。
长江存储的出现打破了这一格局。2019年9月，长江存储宣布开始量产基于Xtacking架构的64层256Gb TLC 3D NAND闪存-2。
这是中国首款自主研发生产的64层3D NAND闪存，也是全球首款基于Xtacking架构设计并实现量产的闪存产品-7。
Xtacking架构的创新之处令人惊叹。它就像是由无数根罗马柱支撑起的宫殿，能够在两片独立的晶圆上分别加工外围电路和存储单元-7。
当两片晶圆各自完工后，只需一个处理步骤就可通过数十亿根垂直互联通道将两片晶圆键合-2。这种设计大幅提高了生产效率，产品开发时间可缩短三个月，生产周期可缩短20%-8。
随着存储密度的大幅提升，3D NAND 64层技术也面临着可靠性和寿命的挑战。存储单元变得更小、更密集，电子干扰问题变得更加复杂，特别是在数据长期保存过程中，阈值电压分布容易发生改变-5。
对于普通用户来说，这个问题可能表现为手机用久了变慢，或者重要文件突然损坏。
浙江大学的研究团队针对这一问题开发了一种创新的解决方案。他们设计了一种低复杂度的数学模型，用于估计最优读电压的位置，从而降低读取错误率-5。
在实际的64层3D NAND闪存应用案例中，与默认读取方式相比，这一模型降低了60%以上的原始比特错误率-5。
更令人振奋的是，研究团队还采用机器学习算法，实现了对新增坏块的监控与预测，最佳模型的正确率高达94.1%-5。这意味着存储系统可以提前预警潜在故障，避免数据丢失，大大增强了存储设备的安全性和可靠性。
存储技术从来不会停滞不前。就在64层技术成为主流之时，下一代技术已经初露锋芒。2018年，东芝与西部数据的合资闪存代工厂已经开始制造96层3D NAND芯片-3。
这些更高层数的产品将单芯片容量推向新高，同时QLC（四级单元）技术的引入进一步提升了存储密度。
QLC技术允许每个存储单元存储4比特数据，相比TLC（三级单元）容量提升了三分之一-3。西部数据公司开发的1.33 Tb QLC芯片，在当时是业界存储容量最高的单一3D NAND芯片-3。
技术的进步也带来了新的挑战。2024年华中科技大学的研究指出，随着3D NAND堆叠层数增加，存储单元阈值电压状态窗口变窄，写耐久性和数据保存能力变差-10。
层间、单元间差异大且干扰严重，这些都需要更先进的错误校正技术和可靠性模型来解决。
当手机提示存储空间不足时，那个比指甲盖还小的芯片里，正运行着由3D NAND 64层技术构建的立体存储城市。
从东芝首次量产到长江存储打破垄断，存储芯片的层数不断增加，今天的技术已经朝着96层、128层甚至更高堆叠层数迈进-3-8。
存储芯片的立体城市正在不断长高，而我们的数字生活，也因此变得更加宽广。你的下一部手机，可能会用上比现在多几倍的存储空间，而价格却相差无几。
网友A： 经常听到3D NAND这个词，能不能用更生活化的方式解释一下64层技术到底是怎么工作的？
想象一下，你有一套珍贵的邮票收藏。传统存储方式就像把所有邮票平铺在一张大桌子上，想要收藏更多邮票，只能换更大的桌子（相当于提高平面密度）。
而3D NAND技术则像把你的邮票分门别类放进一个有64个抽屉的立柜里，桌子大小不变，但通过向上发展获得了更多空间。
具体到64层3D NAND技术，就是在芯片内部垂直堆叠了64层存储单元，每层都能独立存储数据。这种方法巧妙地绕过了平面存储的物理限制。
美光科技的比喻很形象：如果传统NAND是地面停车场，那么3D NAND就是立体车库，同样的占地面积下能够停放更多车辆-6。
这种设计不仅提高了容量，还带来了性能优势。因为存储单元在垂直方向上是独立的，减少了相互干扰，所以数据更加安全可靠。
东芝的BiCS技术在这方面做得尤其出色，它通过优化堆叠结构，实现了比传统设计更低的成本和更高的性能-1。
网友B： 长江存储的Xtacking架构被说得那么厉害，它到底比传统技术强在哪里？
长江存储的Xtacking架构确实是闪存技术的一次重要创新，它采用了一种“分而治之”的策略。
传统3D NAND就像是在同一块地上同时建造楼房和配套设施，施工互相干扰，效率受限。而Xtacking则像是先在A地建造楼房主体，在B地建造电路系统，最后将两者精密地结合在一起-2-7。
这种分离加工的方法带来了三大优势：首先，外围电路和存储单元可以分别采用最适合的制造工艺，提高了设计灵活性；通过数十亿根垂直互联通道一次性键合两片晶圆，大幅缩短了生产周期；第三，这种架构使芯片具有更高的I/O传输速度-8。
对于中国存储产业而言，Xtacking架构的突破意义非凡。长期以来，全球NAND Flash市场被少数几家国际大厂垄断-7。
长江存储通过自主研发，不仅掌握了64层3D NAND的量产能力，还创造了独特的架构优势，为中国在全球存储芯片市场赢得了话语权。
网友C： 我准备买固态硬盘，看到有64层、96层不同规格，该怎么选择？
选择存储产品时，层数只是众多考量因素之一。64层技术已经相当成熟稳定，性价比通常更高。而96层或更高层数的产品则代表最新技术，往往具有更高的存储密度和能效比-3-8。
对于大多数普通用户来说，基于64层3D NAND的固态硬盘已经能够提供优秀的性能和可靠性。这类产品经过了市场长期检验，技术成熟度高，价格也更加亲民。例如东芝的XG6系列SSD，采用64层技术，提供了从256GB到1TB多种容量选择-3。
如果你对存储性能有更高要求，或者需要大容量存储解决方案，那么考虑96层产品可能更合适。
这些新产品通常采用QLC技术，容量更大，但也要注意其耐用性可能相对较低-3。无论选择哪种，都建议关注品牌信誉、产品评价和售后保障。
