目前，各大厂商都在加大力度研发3D NAND，想办法尽可能地提升自己闪存的存储密度。

 

东芝及西数已计划在今年量产新的96层BiCS4 储存芯片，三星也在发展QLC NAND 芯片，将会在第五代NAND技术实现96层这一目标。

 

3D NAND技术在现在已经广泛被使用，其设计与2D NAND 相反，储存器单元不是在一个平面内，而是一个堆叠在另一层之上，这种方式可以让每颗芯片的储存容量明显增加，并且不用增加芯片面积或者缩小单元，使用3D NAND可以实现更大的结构和单元间隙，这可以增加产品的耐用性。

 

 

但是，3D NAND技术也表明，增加存储空间就需要不断的增加堆叠层数。而层数的增加也意味着对工艺、材料的要求会提高，要想达到140层堆叠就必须使用新的基础材料。而且在堆叠层数增加的同时，存储堆栈的高度也在增大，然而每层的厚度却在缩小，以前的32/36层3D NAND的堆栈厚度为2.5μm，层厚度大约70nm，48层的闪存堆栈厚度为3.5μm，层厚度减少到62nm，现在的64/72层闪存堆栈厚度大约4.5μm，每层厚度减少到60nm，而到了140+层，堆叠厚度将增至大约8微米，每对堆叠层则必须压缩到45-50nm，每升级一次堆栈厚度都会变成原来的1.8倍，而层厚度会变成原来的0.86倍。

 

随着3D NAND层数不断提高，其工艺难度可想而知。事实上，降低单位容量生产成本的方式，还包括改善数据储存单元结构及控制器技术。目前，存储单元的结构类型分为以下几种：SLC、MLC 、TLC 、QLC。

 

SLC单比特单元（每个Cell单元只储存1个数据），因为稳定，所以性能最好，寿命也最长（理论可擦写10W次），成本也最高，是最早的顶级颗粒。

 

MLC双比特单元（每个Cell单元储存2个数据），寿命（理论可擦写1W次）、成本在几种颗粒中算是均衡的。

 

TLC三比特单元（每个Cell单元储存3个数据），成本低，容量大，但寿命越来越短（理论可擦写1500次），是目前闪存颗粒中的最主流产品。

 

QLC四比特单元（每个Cell单元储存4个数据），成本更低，容量更大，但寿命更短（理论可擦写150次），想成为接替TLC的产品还急需解决很多问题。

 

不过，最近美光与英特尔已经率先采用QLC技术，生产容量高达1Tb、堆叠数为64层的3D NAND，目前该产品已用于SSD出货，美光与英特尔强调，此为业界首款高密度QLC NAND Flash。

 

而尽管三星已完成QLC技术研发，但三星可能基于战略考量，若是太快将其商用化，当前产品价格恐将往下调降，加上三星为NAND Flash与SSD市场领先者，并没有急于将QLC商用化的理由。至于东芝则表示，计划在96层3D NAND产品采用QLC技术。

 

未来NAND Flash产品若采用可储存4四比特单元的QLC技术，可望较TLC技术多储存约33%的数据量，不过，随着每一储存单元的储存数据量增加，寿命亦将跟着降低，为改善这方面的缺点，内存厂商还需要克服很多难题。

本文关键词：存储芯片

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