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NAND閃存芯片，進入第十代！

2025-03-03 來源：中國電子報、電子信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)
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關鍵詞： 第十代NAND閃存 DeepSeek

隨著人工智能、大模型、云計算等新興技術的飛速發(fā)展，市場對NAND閃存的存儲性能要求也在不斷提高，各大廠商都在積極推進NAND閃存的研發(fā)，越來越多有關第十代NAND閃存技術的消息撲面而來，第十代NAND閃存的技術之爭正在拉開帷幕。

鎧俠與閃迪攜手 注重高性能低功耗
鎧俠和閃迪可是一對“老伙計”了，雙方早在鎧俠還叫東芝存儲時就有合作，如今閃迪已從西部數(shù)據(jù)分離，雙方依舊保持著密切的合作關系。本次雙方針對AI等新興應用場景，推出了第十代3D NAND閃存技術，與前幾代產(chǎn)品相比，這種新型NAND閃存在性能上提升達33%。


鎧俠表示，這款新型3D NAND閃存采用了獨有的CBA技術（CMOS directly Bonded to Array，外圍電路直接鍵合到存儲陣列），通過將CMOS晶圓和單元儲存陣列晶圓在更優(yōu)的條件下單獨制造，然后精準地鍵合在一起，不僅提高了芯片的集成度，還優(yōu)化了電路的性能，減少了信號傳輸?shù)膿p耗，從而實現(xiàn)了更高的性能和更低的功耗。并且，這并不是一項新技術，鎧俠第八代3D NAND產(chǎn)品也曾采用過，但本次第十代NAND內(nèi)存層數(shù)從第八代的218層增加到了322層，對晶圓平面布局進行優(yōu)化以提高平面密度，使位密度提升了59%。更高的位密度意味著在相同的芯片面積上能夠存儲更多的數(shù)據(jù)，這對于滿足不斷增長的數(shù)據(jù)存儲需求至關重要。無論是智能手機、平板電腦等移動設備，還是數(shù)據(jù)中心、云計算等大型應用場景，都能夠從中受益，實現(xiàn)存儲容量的大幅提升。


此外，新產(chǎn)品還采用了Toggle DDR6.0接口標準和SCA協(xié)議。Toggle DDR6.0接口標準作為最新的NAND閃存接口標準，具備更高的傳輸帶寬和更穩(wěn)定的信號傳輸能力，允許NAND接口速度達到4.8Gb/s，為實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸提供了堅實的基礎。而SCA協(xié)議，作為一種全新的接口命令地址輸入方式，將命令/地址輸入總線與數(shù)據(jù)傳輸總線完全分離并實現(xiàn)并行運行，有效減少了數(shù)據(jù)輸入/輸出所需時間，進一步提升了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?。在能效方面，該方案引入了PI-LTT（電源隔離低抽頭終端）技術。這項技術在進一步降低功耗方面發(fā)揮了關鍵作用，它通過在NAND接口電源中同時使用現(xiàn)有1.2V電源和額外低壓電源，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)輸入/輸出過程中的功耗降低。具體而言，輸入功耗降低了10%，輸出功耗降低了34%，成功實現(xiàn)了高性能與低功耗的平衡。這對于數(shù)據(jù)中心等大規(guī)模應用場景來說，具有重要的意義，不僅能夠降低運營成本，還能減少能源消耗。
鎧俠首席技術官宮島秀（Hideshi Miyajima）表示：“隨著人工智能技術的普及，生成的數(shù)據(jù)量預計將大幅增加，現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心對提高能效的需求也將隨之增加?！?/section>
美光繼續(xù)精進3D NAND技術
美光的第十代NAND閃存技術在于架構創(chuàng)新，美光的第九代3D NAND技術G9，將數(shù)據(jù)傳輸速率提升了50%，讀寫帶寬也得到了顯著優(yōu)化，為AI和云計算等以數(shù)據(jù)為中心的工作負載提供了強有力的支持。該技術通過將多個存儲單元層垂直堆疊在一起，提高了存儲密度，不僅增加了存儲單元的數(shù)量，還縮短了數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂剑瑥亩岣吡俗x寫速度。此外，美光還對存儲單元的排列方式進行了優(yōu)化，采用了更加緊湊的布局，進一步提高了存儲密度。


為了提升讀寫速度，美光在信號傳輸和控制電路方面進行了創(chuàng)新。通過采用高速信號傳輸技術和優(yōu)化的控制算法，減少了數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t，提高了讀寫操作的效率。同時，美光還引入了先進的糾錯碼（ECC）技術，能夠在數(shù)據(jù)傳輸過程中及時檢測和糾正錯誤，保證了數(shù)據(jù)的準確性和完整性。
在材料改進方面，美光采用了新型的存儲介質(zhì)材料。這種材料具有更好的電荷保持能力和穩(wěn)定性，能夠提高存儲單元的可靠性和耐用性。同時，新型材料還具有更低的電阻和電容，有利于提高信號傳輸?shù)乃俣群托省４送?，美光還對閃存芯片的制造工藝進行了改進，采用了更先進的光刻技術和蝕刻工藝，使得芯片的制造精度更高，性能更加穩(wěn)定。
SK海力士從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，開始量產(chǎn)業(yè)界首款321層1TB TLC 4D NAND閃存，并于今年上半年開始供應。


圖片來源：SK海力士官網(wǎng)
SK海力士表示，在此次產(chǎn)品開發(fā)過程中采用了高生產(chǎn)效率的“3-Plug”工藝技術，克服了堆疊局限。該技術分三次進行通孔工藝流程，隨后經(jīng)過優(yōu)化的后續(xù)工藝將3個通孔進行電氣連接。在其過程中開發(fā)出了低變形材料，引進了通孔間自動排列（Alignment）矯正技術。該公司技術團隊也將上一代238層NAND閃存的開發(fā)平臺應用于321層，由此最大限度地減少了工藝變化，與上一代相比，其生產(chǎn)效率提升了59%。
據(jù)了解，SK海力士的第十代NAND閃存技術也將延續(xù)使用4D NAND架構，并引入了PUC（Peri Under Cell）技術，將外圍控制電路放置在存儲單元下方。這種創(chuàng)新的架構設計，為NAND閃存構建了一個更加高效有序的布局，對提升整體性能起到了關鍵作用。與傳統(tǒng)架構相比，SK海力士的創(chuàng)新架構優(yōu)勢顯著。在傳統(tǒng)架構中，外圍控制電路通常位于存儲單元的側面，這不僅占據(jù)了較大的芯片面積，還增加了信號傳輸?shù)木嚯x和延遲。而PUC技術的應用將外圍控制電路置于存儲單元下方，縮短了信號傳輸路徑，使得數(shù)據(jù)的讀寫操作能夠更加迅速地響應。這種架構優(yōu)化，使得數(shù)據(jù)傳輸速度得到了顯著提升，同時也提高了芯片的整體性能和穩(wěn)定性。
SK海力士計劃在今年年底之前，全面完成400多層堆疊NAND的量產(chǎn)準備工作，2026年第二季度正式啟動并大規(guī)模投入生產(chǎn)。


快評：第十代NAND閃存前景可期 

近期，DeepSeek模型以優(yōu)越的性能和極低的成本驚艷登場，給全球科技行業(yè)帶來了全新的震撼，而這股強烈的震感也傳到了整個半導體產(chǎn)業(yè)鏈，對于有些芯片品類來說是沖擊，而對于NAND來說，是大利好。

在AI手機領域，隨著DeepSeek技術的融入，手機的智能化水平得到了顯著提升。它能夠實現(xiàn)更自然的語音交互、更精準的圖像識別以及更高效的智能助手功能。而為了實現(xiàn)這些強大的AI功能，手機對NAND閃存的需求在容量和性能上都有了大幅提升。以蘋果為例，其最新款手機為了搭載更先進的AI算法和更大的語言模型，NAND閃存的容量從以往的128GB起步提升到了256GB起步，以滿足大量數(shù)據(jù)的存儲和快速讀取需求。

在AIPC領域，DeepSeek的搭載使得AIPC能夠在本地實現(xiàn)更強大的AI計算能力，無需完全依賴云端服務器，從而提高了響應速度和數(shù)據(jù)安全性。這一變革使得AIPC在處理復雜任務時更加高效，如進行圖像和視頻編輯、數(shù)據(jù)分析以及運行大型AI軟件等。為了支持這些高性能的AI應用，AIPC對NAND閃存的性能要求也越來越高，需要具備更快的讀寫速度和更高的穩(wěn)定性。例如，英特爾推出的新一代AIPC處理器，搭配了高性能的NAND閃存，以確保AI應用的流暢運行。同時，為了滿足用戶對海量數(shù)據(jù)存儲的需求，AIPC的NAND閃存容量也在不斷增大，從傳統(tǒng)的512GB向1TB甚至2TB邁進。

AIoT（人工智能物聯(lián)網(wǎng)）領域也因DeepSeek技術的發(fā)展而迎來了新的發(fā)展機遇。在智能家居、智能安防、智能穿戴等設備中，DeepSeek的AI技術能夠實現(xiàn)更智能的環(huán)境感知、更精準的行為分析以及更高效的設備控制。例如，智能攝像頭可以通過AI技術實時識別異常行為并及時報警，智能音箱可以理解用戶的自然語言指令并提供相應的服務。這些AIoT設備數(shù)量的快速增長以及功能的不斷豐富，使得對NAND閃存的需求呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長。根據(jù)市場研究機構的數(shù)據(jù)，預計到2025年底，全球AIoT設備對NAND閃存的需求量將達到數(shù)億GB，市場規(guī)模將超過數(shù)百億美元。

其他還有汽車智能化領域，隨著自動駕駛技術的不斷發(fā)展，汽車對AI計算能力的需求越來越高，對NAND閃存的需求也在不斷增加。

專家表示，這些需求讓各大企業(yè)對NAND閃存的性能、容量和功耗等方面提出了全新的要求。在性能方面，端側AI應用需要NAND閃存具備更高的讀寫速度，以滿足AI算法對大量數(shù)據(jù)快速處理的需求，還需保證AI算法的實時性和準確性；在容量方面，隨著端側AI應用的不斷豐富和復雜，終端設備需要存儲更多的數(shù)據(jù)，包括AI模型、訓練數(shù)據(jù)以及用戶數(shù)據(jù)等；功耗方面，端側AI設備通常需要長時間運行，并且對電池續(xù)航能力有較高要求。因此，NAND閃存的低功耗特性變得尤為重要。低功耗的NAND閃存可以減少設備的能耗，延長電池續(xù)航時間，提高設備的使用便利性。這些需求都是第十代甚至第十一代NAND閃存需要主要著力的點。

因此，結合DeepSeek的影響和當前行業(yè)動態(tài)，NAND市場未來在供需、價格和技術發(fā)展等方面將呈現(xiàn)出一系列顯著趨勢。

供需方面，隨著DeepSeek推動AI在各領域的廣泛應用，NAND閃存的需求將持續(xù)增長。根據(jù)市場研究機構的預測，到2026年，全球AI相關應用對NAND閃存的需求量有望達到數(shù)萬億GB，年復合增長率將超過20%。而在供給端，盡管NAND廠商在2025年采取了減產(chǎn)措施，但隨著技術的進步和新產(chǎn)能的逐步釋放，未來市場供應仍將保持一定的增長態(tài)勢。不過，由于AI相關需求的增長速度較快，預計未來NAND市場將逐漸從供過于求轉向供需平衡，并有可能在某些高端產(chǎn)品領域出現(xiàn)供不應求的局面。

價格方面，受供需關系變化以及技術進步的影響，NAND閃存價格有望在未來呈現(xiàn)出先穩(wěn)后升的趨勢。2025年初，由于NAND廠商的減產(chǎn)措施以及市場需求的逐步回暖，NAND閃存價格已經(jīng)開始出現(xiàn)企穩(wěn)跡象。隨著AI相關需求的進一步釋放，預計從2025年下半年開始，NAND閃存價格將逐步回升。尤其是在高端NAND閃存產(chǎn)品領域，由于其技術門檻高、市場需求旺盛，價格上漲幅度可能更為明顯。而在中低端市場，由于市場競爭激烈，價格上漲幅度可能相對較小，但隨著成本的上升和需求的改善，價格也將逐漸趨于穩(wěn)定并有所回升。

DeepSeek對NAND市場的影響，是當下半導體行業(yè)變革的一個縮影，隨著AI技術的不斷演進和應用場景的持續(xù)拓展，第十代NAND閃存有望獲得廣闊的發(fā)展空間，企業(yè)需要不斷加大研發(fā)投入，提升技術創(chuàng)新能力，優(yōu)化成本結構，以適應市場的快速變化。同時，企業(yè)之間的合作也將變得更加重要，通過協(xié)同創(chuàng)新，共同推動NAND技術的發(fā)展，滿足AI等新興領域對存儲的多樣化需求。