NAND Flash快速发展,“层数”越来越多
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得益于5G、大数据、云计算、物联网、人工智能等新兴产业的快速发展,存储器需求呈现倍数增长,发展空间广阔。其中,NAND Flash作为半导体存储器第二大细分市场,自然也备受关注。
回溯NAND Flash的历史
经历了半个世纪发展的半导体存储技术,如今已逐渐成熟,其衍生出的存储技术中包括Flash技术。
Flash技术分为NAND Flash和NOR Flash二种。虽然NOR Flash传输效率很高,但写入和擦除速度很慢,容量也较小,一般为1Mb-2Gb,常用于保存代码和关键数据,而NAND Flash能提供极高的单元密度,可达到高存储密度,适用于大量数据的存储。NAND Flash具有写入、擦除速度快、存储密度高、容量大的特点,也因此迅速成为了Flash主流技术。
NAND Flash技术自问世以来,已经积累了近40年的发展底蕴,并已成为存储器第二大细分市场。按存储单元密度来分,NAND Flash可分为SLC、MLC、TLC、QLC等,对应1个存储单元分别可存放1、2、3、4bit的数据。目前NAND Flash主要以TLC为主,不过QLC比重正在逐步提高。
从闪存结构来看,为满足各时期的市场需求,NAND Flash技术已从2D NAND升级到3D NAND,再到4D NAND。
2D NAND的含义其实是二维平面堆叠,而3D NAND,顾名思义就是立体堆叠。3D NAND的到来,让NAND Flash技术直接从二维升华到三维的密度。
相较于2D NAND,3D NAND则可以在同一块平面上建楼房,楼层越高,容量也就越大,在同样的平面中楼房的容积率远远高于平房,提供了更大的存储空间。可见,随着市场对存储性能需求的提升,2D NAND过渡到3D NAND是大势所趋的。
3D NAND自2007年进入大众视野后,2014年正式商用量产。
随着应用领域和使用场景愈发多样化,市场对NAND Flash的要求也随之提升,譬如想要更高的读写速度、最大化的存储容量、更低的功耗和成本等。可采用二维平面堆叠方式的2D NAND已经不再能满足市场的需求,这一切也促使NAND厂商必须谋定而后动,之后便沉下心来埋头研发,NAND Flash结构也从平房蜕变到摩天大楼。
采用三维平面堆叠方式3D NAND虽大大增加了存储空间,但如何突破3D NAND层数瓶颈,堆叠更高的摩天大楼,一直是市场的焦点,也是NAND厂商研发的痛点。在此之下,一场有关NAND Flash的层数之争已持续数年,NAND厂商早已吹响冲锋集结号,这一路也取得了不少的成就。
NAND Flash未来既柳暗,又花明?
此前在5G手机、服务器、PC等下游需求驱动下,NAND Flash市场以可见的速度在增长。可今年,受疫情反复、通货膨胀、俄乌冲突等因素影响,全球形势变化多端。同时,存储器市场供需与价格波动时刻受产业发展动态影响,而作为存储器市场的主要构成产品之一,NAND Flash也不例外。