3D NAND Flash，劍指1000層堆疊！

閃存進入立體堆疊時代之后，在存儲大廠推動下，閃存堆疊層數(shù)越來越高，目前已經(jīng)突破200層大關(guān)。不過，大廠對于層數(shù)的追求永不止步，根據(jù)韓媒The Elec報道，三星存儲業(yè)務高管近日對外表示，2030年V-NAND可以疊加到1000多層。閃存市場層數(shù)堆疊競爭愈演愈烈，未來存儲產(chǎn)品容量有望持續(xù)提升。

閃存層數(shù)之爭愈演愈烈，2030年劍指1000層以上

隨著AI、大數(shù)據(jù)等技術(shù)發(fā)展，催生大容量存儲產(chǎn)品（如SSD）的需求，與傳統(tǒng)平面架構(gòu)2D NAND Flash相比，3D NAND Flash、4D NAND Flash可提供更大存儲空間滿足了業(yè)界日益增長的存儲需求，因而逐漸受到大廠重視。

目前3D/4D NAND Flash已經(jīng)突破200層，三星第8代V-NAND層數(shù)達到了236層；美光232層NAND Flash已經(jīng)量產(chǎn)出貨；今年3月鎧俠和西部數(shù)據(jù)共同宣布推出218層3D NAND閃存，已開始為部分客戶提供樣品；SK海力士2022年8月成功開發(fā)出世界最高238層4D NAND閃存，今年6月該公司宣布已開始量產(chǎn)238層4D NAND閃存，并正在與生產(chǎn)智能手機的海外客戶公司進行產(chǎn)品驗證。

未來存儲廠商將持續(xù)發(fā)力更高層數(shù)NAND Flash，美光232層之后，計劃推出2YY、3XX與4XX等更高層數(shù)產(chǎn)品；鎧俠與西數(shù)也在積極探索300層以上、400層以上與500層以上的3D NAND技術(shù)；三星則計劃2024年推出第九代3D NAND（有望達到280層），2025-2026年推出第十代3D NAND(有望達到430層），2030年前實現(xiàn)1000層NAND Flash。

不過，要想實現(xiàn)1000層以上NAND Flash并非易事，三星存儲業(yè)務高管透露，就像建設摩天大樓一樣，需要考慮坍塌、彎曲、斷裂等諸多穩(wěn)定性問題，此外還需要克服連接孔加工工藝、最小化電池干擾、縮短層高以及擴大每層存儲容量等挑戰(zhàn)。

兩大擴容方式，未來十年單顆SSD容量可達1PB？

在2D NAND平面時代，廠商主要依靠工藝進行擴容。為了提升閃存產(chǎn)品容量，廠商會引入先進的制程工藝，如從50nm制程提升至30nm制程，在相同尺寸面積下，可實現(xiàn)更大容量。

不過，再先進的制程工藝在單位面積下的存儲密度也是存在極限的，而且隨著制程提升，存儲密度增加，相鄰存儲單元格電荷干擾問題也就越嚴重，進而導致數(shù)據(jù)處理錯誤率提升以及使用壽命減少等問題。

為了突破這些瓶頸，閃存從平面走向立體，堆疊層數(shù)越來越高，閃存芯片容量與性能也不斷提升。

除了堆疊技術(shù)之外，另一大擴容的有效手段是改變閃存芯片結(jié)構(gòu)，從SLC、MLC、TLC、QLC到PLC，五種閃存顆粒每單元可存儲的信息層層遞進，容量逐步提升，不過性能、可靠性、壽命并未隨之優(yōu)化，需要借助一些技術(shù)手段以彌補修復。

在閃存堆疊與架構(gòu)創(chuàng)新技術(shù)推動下，以SSD為代表的閃存產(chǎn)品容量不斷攀升。目前，消費級SSD常見容量包括256GB、512GB、1TB、2TB、4TB等，企業(yè)級SSD容量更大一些，可達16TB、32TB、64TB、甚至128TB以上。

今年3月三星電子對外表示，預計在未來十年單顆SSD的容量可達1PB（1024TB）。業(yè)界認為，QLC/PLC閃存架構(gòu)與1000層堆疊技術(shù)有望助力SSD不斷邁向PB級未來。