️ 3D NAND — 闪存的摩天大楼革命 什么是 3D NAND3D NAND是将存储单元垂直堆叠成多层结构的 NAND 闪存技术相对于传统平面2D/PlanarNAND的单层排列3D NAND 通过向上建楼的方式大幅提升存储密度。 简单说2D NAND 是平房3D NAND 是摩天大楼——同样的地基面积存储容量翻倍增长。 为什么从 2D 进化到 3D2D NAND 的物理极限2D NAND 缩小制程之路 90nm → 70nm → 50nm → 30nm → 20nm → 16nm → ⚠️ 瓶颈 问题 ├── 存储单元太小 → 电子数量不足 → 数据可靠性下降 ├── 相邻单元干扰Cell-to-Cell Interference加剧 ├── 漏电流增大 → 数据保持时间缩短 └── 良率下降 → 成本反而上升 结论2D 平面缩放已到物理极限 解决方案不往小里缩往高处叠 3D NAND 的结构原理2D NAND平面 3D NAND垂直堆叠 ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ═══════════ 第96层 ═══════════ 第80层 只有一层存储单元 ═══════════ 第64层 ═══════════ 第48层 ═══════════ 第32层 ═══════════ 第16层 ███████████ 基底核心创新通道孔Channel Hole技术垂直方向打孔穿透所有层 │ 通道孔 ────┼──── 第N层 Word Line ────┼──── ... ────┼──── 第2层 Word Line ────┼──── 第1层 Word Line │ 基底Source 每个孔 每层交叉点 一个存储单元 3D NAND 层数演进层数竞赛业界 2013 ░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░ 24层 2015 ░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░ 32~48层 2017 ░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░ 64层 2019 ░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░ 96~128层 2021 128~176层 2023 200层 现在 230层持续突破中 3D NAND vs 2D NAND 对比对比维度2D NAND3D NAND存储密度低极高随层数线性提升制程节点压力极大小制程无需极限缩小单元可靠性差极小尺寸好单元尺寸相对较大P/E 寿命短更长读写速度较慢更快并行通道更多单位成本高良率低低良率高⚙️ 3D NAND 的两种主流架构架构一浮栅极Floating GateFG传统结构存储电荷于浮栅极金属层 优点单元特性成熟稳定 缺点层间干扰随层数增加而加大 代表早期 3D NAND架构二电荷陷阱Charge Trap FlashCTF用氮化硅薄膜替代金属浮栅极捕获电荷 优点 ├── 层间干扰更小 → 可堆叠更多层 ├── 工艺更简单 → 良率更高 └── 更适合 QLC 多值存储 3D NAND 如何成就 122TB单芯片容量提升路径 更多层数230层 × 更多 bit/cellQLC 4bit × 更大 Die 尺寸 × 多 Die 堆叠封装 × 多个 Package 并联 ↓ 单盘 122TB 一句话总结3D NAND 是闪存技术的范式转移——从横向缩小到纵向堆叠用建摩天大楼的思路打破了平面工艺的物理极限让单盘百TB级别的超大容量 SSD 从梦想变为现实。
