一文读懂3D NAND存储器进化史

最近，美光科技推出的业界首款 64 层 3D NAND 企业级 SSD可能会引发您的好奇：“为什么 64 层 3D NAND 具有如此重大的意义？”——人们可能很难意识到存储技术的改变会对日常生活有什么影响，今天的文章就将带您了解美光科技 NAND 技术的最新进展如何帮助满足人们不断增长的存储需求。

64层3D NAND的问世意味着单个存储芯片可以提供64GB存储容量。对于拍摄自拍照的人来说，这能意味着在社交媒体上发布的 9000 多张照片；对家庭而言，则可能意味着记录美好回忆的 10 小时高清视频；或者是我们日常播放的15000 多首歌曲。

作为一种革命性的存储技术，3D NAND 能将 64GB 的存储空间置于比指甲还小的封装芯片内。回想2000 年推出的首款基于 NAND 的USB盘的计量密度是以兆字节 (MB) 为单位，在不到 20 年的时间里，业界已经见证了技术的巨大进步，如今的 USB 闪存盘以 TB 计量，而不是 MB，就会发觉到这是一个令人惊讶的进步。多年来，业界通过缩小每代电路的宽度（以纳米计量，1 纳米 = 十亿分之一米）来提高存储密度并降低每 GB 的存储成本。在认识到不断缩小的光刻技术的扩展局限性之后，行业领导者们需要一种新的方法来增加每个设备的密度，同时降低每 GB 的相对成本。如同通过建造摩天大楼使得单位面积内容纳更多人口，行业领导者将这一实践应用于NAND技术领域，通过3D堆叠技术将存储层层堆叠起来，促成了NAND 技术进一步成熟。

此外，为了继续改进 NAND 设计，美光科技在 3D NAND产品中引入了逻辑或边缘架构设计的新方法。美光科技已将通常被称为“阵列下 CMOS”的技术添加到其3D NAND 中，它已成为实现当今市场上最高的每平方毫米 GB 密度和效率的一项关键因素。就像对于大城市居民出行至关重要的地铁系统一样，美光科技利用存储阵列下的空间缩小了每个硅片存储更多数据所需的总物理尺寸。

最后但同样重要的是，对于各种 NAND 设备始终需要衡量的一个关键性能指标是编程吞吐量（以 MB/秒为计量单位）。为了改善这方面的表现，美光科技正在开发四面 NAND 架构(quad plane NAND architecture)，使主机能够对设备进行高效地编程，提高数据吞吐量。如果将 NAND 设备比作洗

车场，位面数量相当于可供车辆进出的清洗舱数量，那么美光科技在这些 NAND 设计中增加更多位面就等于增加了清洗舱。无论是在洗车场中增加清洗舱或是在 NAND 中增加更多位面，都是增加吞吐量的合理方法，即增加通过洗车设备的车辆数量或增加通过NAND 的数据量。

随着个人、专业、移动和数据中心等应用的存储需求不断增长，技术无疑将在未来继续发展以满足市场需求。美光科技将继续寻找创新方法来增加 NAND 的存储容量，提升每个设备的性能，并引入可扩展 NAND 有效实施的功能。尽管如此，思考已经取得了哪些成就，当前的技术还有哪些用武之地，以及是哪些进步为每一次发展奠定了基础仍然具有深远意义。