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NAND閃存芯片，進(jìn)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(guān)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(shù)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(jìn)NAND閃存的研發(fā)，越來越多有關(guān)第十代NAND閃存技術(shù)的消息撲面而來，第十代NAND閃存的技術(shù)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(guān)系。本次雙方針對AI等新興應(yīng)用場景，推出了第十代3D NAND閃存技術(shù)，與前幾代產(chǎn)品相比，這種新型NAND閃存在性能上提升達(dá)33%。


鎧俠表示，這款新型3D NAND閃存采用了獨有的CBA技術(shù)（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(zhǔn)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(shù)，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(jìn)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(guān)重要。無論是智能手機(jī)、平板電腦等移動設(shè)備，還是數(shù)據(jù)中心、云計算等大型應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)和SCA協(xié)議。Toggle DDR6.0接口標(biāo)準(zhǔn)作為最新的NAND閃存接口標(biāo)準(zhǔn)，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(dá)到4.8Gb/s，為實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸提供了堅實的基礎(chǔ)。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(jìn)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(shù)。這項技術(shù)在進(jìn)一步降低功耗方面發(fā)揮了關(guān)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(yīng)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(shù)官宮島秀（Hideshi Miyajima）表示：“隨著人工智能技術(shù)的普及，生成的數(shù)據(jù)量預(yù)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。”
美光繼續(xù)精進(jìn)3D NAND技術(shù)
美光的第十代NAND閃存技術(shù)在于架構(gòu)創(chuàng)新，美光的第九代3D NAND技術(shù)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(fù)載提供了強(qiáng)有力的支持。該技術(shù)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?，從而提高了讀寫速度。此外，美光還對存儲單元的排列方式進(jìn)行了優(yōu)化，采用了更加緊湊的布局，進(jìn)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(jìn)行了創(chuàng)新。通過采用高速信號傳輸技術(shù)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(jìn)的糾錯碼（ECC）技術(shù)，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(zhǔn)確性和完整性。
在材料改進(jìn)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?。此外，美光還對閃存芯片的制造工藝進(jìn)行了改進(jìn)，采用了更先進(jìn)的光刻技術(shù)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(yīng)。


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(shù)，克服了堆疊局限。該技術(shù)分三次進(jìn)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(jìn)行電氣連接。在其過程中開發(fā)出了低變形材料，引進(jìn)了通孔間自動排列（Alignment）矯正技術(shù)。該公司技術(shù)團(tuán)隊也將上一代238層NAND閃存的開發(fā)平臺應(yīng)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(shù)也將延續(xù)使用4D NAND架構(gòu)，并引入了PUC（Peri Under Cell）技術(shù)，將外圍控制電路放置在存儲單元下方。這種創(chuàng)新的架構(gòu)設(shè)計，為NAND閃存構(gòu)建了一個更加高效有序的布局，對提升整體性能起到了關(guān)鍵作用。與傳統(tǒng)架構(gòu)相比，SK海力士的創(chuàng)新架構(gòu)優(yōu)勢顯著。在傳統(tǒng)架構(gòu)中，外圍控制電路通常位于存儲單元的側(cè)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(shù)的應(yīng)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(yīng)。這種架構(gòu)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(zhǔn)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(qiáng)烈的震感也傳到了整個半導(dǎo)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(jī)領(lǐng)域，隨著DeepSeek技術(shù)的融入，手機(jī)的智能化水平得到了顯著提升。它能夠?qū)崿F(xiàn)更自然的語音交互、更精準(zhǔn)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(qiáng)大的AI功能，手機(jī)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(jī)為了搭載更先進(jìn)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(lǐng)域，DeepSeek的搭載使得AIPC能夠在本地實現(xiàn)更強(qiáng)大的AI計算能力，無需完全依賴云端服務(wù)器，從而提高了響應(yīng)速度和數(shù)據(jù)安全性。這一變革使得AIPC在處理復(fù)雜任務(wù)時更加高效，如進(jìn)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(yīng)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(yīng)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(jìn)。

AIoT（人工智能物聯(lián)網(wǎng)）領(lǐng)域也因DeepSeek技術(shù)的發(fā)展而迎來了新的發(fā)展機(jī)遇。在智能家居、智能安防、智能穿戴等設(shè)備中，DeepSeek的AI技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)更智能的環(huán)境感知、更精準(zhǔn)的行為分析以及更高效的設(shè)備控制。例如，智能攝像頭可以通過AI技術(shù)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(yīng)的服務(wù)。這些AIoT設(shè)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(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，預(yù)計到2025年底，全球AIoT設(shè)備對NAND閃存的需求量將達(dá)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(lǐng)域，隨著自動駕駛技術(shù)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(cè)AI應(yīng)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(zhǔn)確性；在容量方面，隨著端側(cè)AI應(yīng)用的不斷豐富和復(fù)雜，終端設(shè)備需要存儲更多的數(shù)據(jù)，包括AI模型、訓(xùn)練數(shù)據(jù)以及用戶數(shù)據(jù)等；功耗方面，端側(cè)AI設(shè)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(shè)備的能耗，延長電池續(xù)航時間，提高設(shè)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(jié)合DeepSeek的影響和當(dāng)前行業(yè)動態(tài)，NAND市場未來在供需、價格和技術(shù)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(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，NAND閃存的需求將持續(xù)增長。根據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)的預(yù)測，到2026年，全球AI相關(guān)應(yīng)用對NAND閃存的需求量有望達(dá)到數(shù)萬億GB，年復(fù)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(shù)的進(jìn)步和新產(chǎn)能的逐步釋放，未來市場供應(yīng)仍將保持一定的增長態(tài)勢。不過，由于AI相關(guān)需求的增長速度較快，預(yù)計未來NAND市場將逐漸從供過于求轉(zhuǎn)向供需平衡，并有可能在某些高端產(chǎn)品領(lǐng)域出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面。

價格方面，受供需關(guān)系變化以及技術(shù)進(jìn)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(guān)需求的進(jìn)一步釋放，預(yù)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(lǐng)域，由于其技術(shù)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(dāng)下半導(dǎo)體行業(yè)變革的一個縮影，隨著AI技術(shù)的不斷演進(jìn)和應(yīng)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(shù)創(chuàng)新能力，優(yōu)化成本結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)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(shù)的發(fā)展，滿足AI等新興領(lǐng)域?qū)Υ鎯Φ亩鄻踊枨蟆?/p>