NAND闪存芯片，进入第十代！

　　根据中国电子报报道，随着人工智能、大模型、云计算等新兴技术的飞速发展，市场对NAND闪存的存储性能要求也在不断提高，各大厂商都在积极推进NAND闪存的研发，越来越多有关第十代NAND闪存技术的消息扑面而来，第十代NAND闪存的技术之争正在拉开帷幕。
　　铠侠与闪迪携手 注重高性能低功耗
　　铠侠和闪迪可是一对“老伙计”了，双方早在铠侠还叫东芝存储时就有合作，如今闪迪已从西部数据分离，双方依旧保持着密切的合作关系。本次双方针对AI等新兴应用场景，推出了第十代3D NAND闪存技术，与前几代产品相比，这种新型NAND闪存在性能上提升达33%。
　　铠侠表示，这款新型3D NAND闪存采用了独有的CBA技术（CMOS directly Bonded to Array，外围电路直接键合到存储阵列），通过将CMOS晶圆和单元储存阵列晶圆在更优的条件下单独制造，然后精准地键合在一起，不仅提高了芯片的集成度，还优化了电路的性能，减少了信号传输的损耗，从而实现了更高的性能和更低的功耗。并且，这并不是一项新技术，铠侠第八代3D NAND产品也曾采用过，但本次第十代NAND内存层数从第八代的218层增加到了322层，对晶圆平面布局进行优化以提高平面密度，使位密度提升了59%。更高的位密度意味着在相同的芯片面积上能够存储更多的数据，这对于满足不断增长的数据存储需求至关重要。无论是智能手机、平板电脑等移动设备，还是数据中心、云计算等大型应用场景，都能够从中受益，实现存储容量的大幅提升。
　　此外，新产品还采用了Toggle DDR6.0接口标准和SCA协议。Toggle DDR6.0接口标准作为最新的NAND闪存接口标准，具备更高的传输带宽和更稳定的信号传输能力，允许NAND接口速度达到4.8Gb/s，为实现高速数据传输提供了坚实的基础。而SCA协议，作为一种全新的接口命令地址输入方式，将命令/地址输入总线与数据传输总线完全分离并实现并行运行，有效减少了数据输入/输出所需时间，进一步提升了数据传输的效率。在能效方面，该方案引入了PI-LTT（电源隔离低抽头终端）技术。这项技术在进一步降低功耗方面发挥了关键作用，它通过在NAND接口电源中同时使用现有1.2V电源和额外低压电源，实现了数据输入/输出过程中的功耗降低。具体而言，输入功耗降低了10%，输出功耗降低了34%，成功实现了高性能与低功耗的平衡。这对于数据中心等大规模应用场景来说，具有重要的意义，不仅能够降低运营成本，还能减少能源消耗。
　　铠侠首席技术官宫岛秀（Hideshi Miyajima）表示：“随着人工智能技术的普及，生成的数据量预计将大幅增加，现代数据中心对提高能效的需求也将随之增加。”
　　美光继续精进3D NAND技术
　　美光的第十代NAND闪存技术在于架构创新，美光的第九代3D NAND技术G9，将数据传输速率提升了50%，读写带宽也得到了显著优化，为AI和云计算等以数据为中心的工作负载提供了强有力的支持。该技术通过将多个存储单元层垂直堆叠在一起，提高了存储密度，不仅增加了存储单元的数量，还缩短了数据传输的路径，从而提高了读写速度。此外，美光还对存储单元的排列方式进行了优化，采用了更加紧凑的布局，进一步提高了存储密度。
　　为了提升读写速度，美光在信号传输和控制电路方面进行了创新。通过采用高速信号传输技术和优化的控制算法，减少了数据传输的延迟，提高了读写操作的效率。同时，美光还引入了先进的纠错码（ECC）技术，能够在数据传输过程中及时检测和纠正错误，保证了数据的准确性和完整性。
　　在材料改进方面，美光采用了新型的存储介质材料。这种材料具有更好的电荷保持能力和稳定性，能够提高存储单元的可靠性和耐用性。同时，新型材料还具有更低的电阻和电容，有利于提高信号传输的速度和效率。此外，美光还对闪存芯片的制造工艺进行了改进，采用了更先进的光刻技术和蚀刻工艺，使得芯片的制造精度更高，性能更加稳定。
　　SK海力士从3D突破到4D
　　SK海力士更是提早一步，在2024年11月21日就宣布，开始量产业界首款321层1TB TLC 4D NAND闪存，并于今年上半年开始供应。
　　SK海力士表示，在此次产品开发过程中采用了高生产效率的“3-Plug”工艺技术，克服了堆叠局限。该技术分三次进行通孔工艺流程，随后经过优化的后续工艺将3个通孔进行电气连接。在其过程中开发出了低变形材料，引进了通孔间自动排列（Alignment）矫正技术。该公司技术团队也将上一代238层NAND闪存的开发平台应用于321层，由此最大限度地减少了工艺变化，与上一代相比，其生产效率提升了59%。
　　据了解，SK海力士的第十代NAND闪存技术也将延续使用4D NAND架构，并引入了PUC（Peri Under Cell）技术，将外围控制电路放置在存储单元下方。这种创新的架构设计，为NAND闪存构建了一个更加高效有序的布局，对提升整体性能起到了关键作用。与传统架构相比，SK海力士的创新架构优势显著。在传统架构中，外围控制电路通常位于存储单元的侧面，这不仅占据了较大的芯片面积，还增加了信号传输的距离和延迟。而PUC技术的应用将外围控制电路置于存储单元下方，缩短了信号传输路径，使得数据的读写操作能够更加迅速地响应。这种架构优化，使得数据传输速度得到了显著提升，同时也提高了芯片的整体性能和稳定性。
　　SK海力士计划在今年年底之前，全面完成400多层堆叠NAND的量产准备工作，2026年第二季度正式启动并大规模投入生产。