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NAND闪存芯片，进入第十代！

by 2025-03-03 09:49:05
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%。

铠侠的CBA技术 图片来源：铠侠官网
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(zài)更(gèng)优(yōu)的(de)条(tiáo)件(jiàn)下(xià)单(dān)独(dú)制(zhì)造(zào)，然(rán)后(hòu)精(jīng)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(xìng)能(néng)，减(jiǎn)少(shǎo)了(le)信(xìn)号(hào)传(chuán)输(shū)的(de)损(sǔn)耗(hào)，从(cóng)而(ér)实(shí)现(xiàn)了(le)更(gèng)高(gāo)的(de)性(xìng)能(néng)和(hé)更(gèng)低(dī)的(de)功(gōng)耗(hào)。并(bìng)且(qiě)，这(zhè)并(bìng)不(bù)是(shì)一(yī)项(xiàng)新(xīn)技(jì)术(shù)，铠(kǎi)侠(xiá)第(dì)八(bā)代(dài)3D NAND产(chǎn)品(pǐn)也(yě)曾(céng)采用(yòng)过(guò)，但(dàn)本(běn)次(cì)第(dì)十(shí)代(dài)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。

图片来源：美光科技官网
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(le)先进(jìn)的(de)纠(jiū)错(cuò)码(mǎ)（ECC）技(jì)术(shù)，能(néng)够(gòu)在(zài)数(shù)据(jù)传(chuán)输(shū)过(guò)程(chéng)中(zhōng)及(jí)时(shí)检(jiǎn)测(cè)和(hé)纠(jiū)正(zhèng)错(cuò)误(wù)，保(bǎo)证(zhèng)了(le)数据的准确性和完整性。
在材料改进方面，美光采用了(le)新(xīn)型(xíng)的(de)存(cún)储(chǔ)介(jiè)质(zhì)材(cái)料(liào)。这(zhè)种(zhǒng)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(lǜ)。此(cǐ)外(wài)，美(měi)光(guāng)还(hái)对(duì)闪(shǎn)存(cún)芯(xīn)片(piàn)的(de)制(zhì)造(zào)工(gōng)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(shǎn)存(cún)，并(bìng)于今年上半年开始供应。


图片来源：SK海力士官网
SK海力士表示，在此(cǐ)次(cì)产(chǎn)品(pǐn)开(kāi)发(fā)过(guò)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(píng)台(tái)应(yīng)用(yòng)于(yú)321层(céng)，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(jù)了(le)解(jiě)，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(bǐ)，SK海(hǎi)力(lì)士(shì)的(de)创(chuàng)新(xīn)架(jià)构(gòu)优(yōu)势(shì)显(xiǎn)著(zhe)。在(zài)传(chuán)统(tǒng)架(jià)构(gòu)中(zhōng)，外(wài)围(wéi)控(kòng)制(zhì)电(diàn)路通(tōng)常(cháng)位(wèi)于(yú)存(cún)储(chǔ)单(dān)元(yuán)的(de)侧(cè)面(miàn)，这(zhè)不(bù)仅(jǐn)占(zhàn)据(jù)了(le)较(jiào)大(dà)的(de)芯(xīn)片(piàn)面(miàn)积(jī)，还(hái)增(zēng)加(jiā)了(le)信(xìn)号(hào)传(chuán)输(shū)的(de)距(jù)离(lí)和(hé)延(yán)迟(chí)。而(ér)PUC技(jì)术(shù)的(de)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(de)响(xiǎng)应(yīng)。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。

图片来源：快科技
快评：第十代NAND闪存前景可期 

近(jìn)期(qī)，DeepSeek模(mó)型(xíng)以(yǐ)优(yōu)越(yuè)的(de)性(xìng)能(néng)和(hé)极(jí)低(dī)的(de)成(chéng)本惊艳(yàn)登(dēng)场(chǎng)，给(gěi)全球(qiú)科(kē)技(jì)行(xíng)业(yè)带(dài)来(lái)了(le)全新(xīn)的(de)震(zhèn)撼(hàn)，而(ér)这(zhè)股(gǔ)强(qiáng)烈(liè)的(de)震(zhèn)感(gǎn)也(yě)传(chuán)到(dào)了(le)整(zhěng)个(gè)半(bàn)导(dǎo)体(tǐ)产(chǎn)业(yè)链(liàn)，对(duì)于有些芯片品类来说是冲击，而对于NAND来说，是大利好。

在AI手机领域，随着DeepSeek技术的融入，手机的智能化水平得到了显著提升。它能够实现更自然的语音交互、更精准的图像识别以及更高效的智能助手功能。而为了实现这些强大的AI功(gōng)能(néng)，手机对NAND闪存的需求在容量和性能上都有了大幅提升。以苹果为例，其最新款手机为了搭载更先进的AI算法和更大的语言模型，NAND闪存的容量从以往的128GB起步提升到了256GB起步，以满足大量数据的存储和快速读取需求。

在AIPC领域，DeepSeek的搭载使得AIPC能够在本地实现更强大的AI计算能力，无需完全依赖云端服务器，从而提高了响应速度和数据安全性。这一变革使得AIPC在处理复杂任务时更加高效，如进行图像和视频编辑、数据分析以及运行大型AI软件等。为了支持这些高性能的AI应用，AIPC对NAND闪存的性能要求也越来越高，需要具备更快的读写速度和更高的稳定性。例如，英特尔推出的新一代AIPC处理器，搭配了高性能的NAND闪存，以确保AI应用的流畅运行。同时，为了满足用户对海量数据存储的需求，AIPC的NAND闪存容量也在不断增大，从传统的512GB向1TB甚至2TB迈进。

AIoT（人工智能物联网）领域也因DeepSeek技术的发展而迎来了新的发展机遇。在智能家居、智能安防、智能穿戴等设备中，DeepSeek的AI技术能够实现更智能的环境感知、更精准的行为分析以及更高效的设备控制。例如，智能摄像头可以通过AI技术实时识别异常行为并及时报警，智能音箱可以理解用户的自然语言指令并提供相应的服务。这些AIoT设备数量的快速增长以及功能的不断丰富，使得对NAND闪存的需求呈现出爆发式增长。根据市场研究机构的数据，预计到2025年底，全球AIoT设备对NAND闪存的需求量将达到数亿GB，市场规模将超过数百亿美元。

其他还有汽车智能化领域，随着自动驾驶技术的不断发展，汽车对AI计算能力的需求越来越高，对NAND闪存的需求也在不断增加。

专家表示，这些需求让各大(dà)企(qǐ)业(yè)对(duì)NAND闪(shǎn)存的性能、容量和(hé)功(gōng)耗(hào)等(děng)方(fāng)面(miàn)提(tí)出(chū)了(le)全新(xīn)的(de)要(yào)求(qiú)。在(zài)性(xìng)能(néng)方(fāng)面(miàn)，端(duān)侧(cè)AI应(yīng)用(yòng)需(xū)要(yào)NAND闪(shǎn)存(cún)具(jù)备(bèi)更(gèng)高(gāo)的(de)读(dú)写(xiě)速(sù)度(dù)，以(yǐ)满(mǎn)足(zú)AI算(suàn)法(fǎ)对(duì)大(dà)量(liàng)数(shù)据(jù)快(kuài)速(sù)处(chù)理(lǐ)的(de)需(xū)求(qiú)，还(hái)需(xū)保(bǎo)证(zhèng)AI算(suàn)法(fǎ)的(de)实(shí)时(shí)性(xìng)和(hé)准(zhǔn)确(què)性(xìng)；在(zài)容量方面，随着端侧AI应用的不断丰富和复杂，终端设备需要存储更多的数据，包括AI模型、训练数据以及用户数据等；功耗方面，端侧AI设备通常需要长时间运行，并且对电池续航能力有较高要求。因此，NAND闪存的低功耗特性变得尤为重要。低功耗的NAND闪存可以减少设备的能耗，延长电池续航时间，提高设备的使用便利性。这些需求都是第十代甚至第十一代NAND闪存需要主要着力的点。

因此，结合DeepSeek的影响和当前行业动态，NAND市场(chǎng)未来在供需、价格和技术发展等方面将呈现出一系列显著趋势。

供需方面，随着DeepSeek推动AI在各领域的广泛应用，NAND闪存的需求将持续增长。根据市场研究机构的预测，到2026年，全球AI相关应(yīng)用(yòng)对(duì)NAND闪(shǎn)存(cún)的(de)需(xū)求(qiú)量(liàng)有望达到数万亿GB，年复合增长率将超过20%。而在供给端，尽管NAND厂商在2025年采取了减产措施，但随着技术的进步和新产能的逐步释放，未来市场供应仍将保持一定的增长态势。不过，由于AI相关需求的增长速度较快，预计未来NAND市场将逐渐从供过于求转向供需平衡，并有可能在某些高端产品领域出现供不应求的局面。

价格方面，受供需关系变化以及技术进步的影响，NAND闪存价格有望在未来呈现出先稳后升的趋势。2025年初，由于NAND厂商的减产措施以(yǐ)及(jí)市(shì)场(chǎng)需求的逐步回暖(nuǎn)，NAND闪(shǎn)存价格已经开始出现企稳迹象。随着AI相关需求的进一步释放，预计从2025年下半年开始(shǐ)，NAND闪存价格将逐步回升。尤其是在高端NAND闪存产品领域，由于其技术门槛高、市场需求旺盛，价格上涨幅度可能更为明显。而在中低端市场，由于市场竞争激烈，价格上涨幅度可能相对较小，但随着成本的上升和需求的改善，价格也将逐渐趋于稳定并有所回升。

DeepSeek对NAND市场的影响，是当下半导体行业变革的一个缩影，随着AI技术的不断演进和应用场景的持续拓展，第十代NAND闪存有望获得广阔的发展空间，企业需要不断加大研发投入，提升技术创新能力，优化成本结构，以适应市场的快速变化。同时，企业之间的合作也将变得更加重要，通过协同创新，共同推动NAND技术的发展，满足AI等新兴领域对存储的多样化需求。