颠覆行业的176层3D NAND，美光能为存储市场带来什么？

美光的176层 NAND 技术，其支持的接口速度为1600MT/s（ONFi总线）,高于96层和128层闪存的1200MT/s,与96层 NAND 相比，读写延迟情况改善了35%以上，传输速度提升了33%，与使用96层 NAND 的 UFS  3.1模块相比，美光芯片的总体混合工作负载改善了约15%，此外176层 NAND 采用紧凑型设计，裸片尺寸比市场最接近同类产品缩小近30%，每片 Wafer 将产生更多的 GB 当量的 NAND flash。176层 NAND 是满足小尺寸应用需求的理想解决方案，也是闪存产品密度和性能上的又一次重大提升。

在摩尔定律的推动之下，通过提高晶体管密度来减少产品成本、提升性能成为了半导体巨头们追逐的重点。要明确的是，与 NOR flash 相比，NAND flash 本身就有着写入擦除速度快的优势，IC容量可达128GB以上，因此通常被用来作为大量数据存储器，现在市面上GB级的U盘及SSD硬盘均采用 NAND flash，而 3D NAND 则把存储单元立体化，意味着每个存储单元的单位面积可以大幅下降，还可以通过增加 3D NAND 芯片堆叠层数从而线性增加存储密度，但工艺复杂，难度极高，此前大多数 3D NAND 均采用20nm以上的工艺。

为了实现176层3D NAND 闪存技术，美光结合了堆栈式替换栅级架构、电荷捕获和 CMOS-under-array（CuA） 等新技术。美光科技工艺集成技术开发高级总监Kunal Parekh介绍到，其 3D NAND 专家团队利用公司专有的 CuA 技术在芯片的逻辑器件上构建了多层堆栈，将更多内存封装在更紧凑的空间中，极大缩小了176层 NAND 的裸片尺寸，提升了单片晶圆的存储容量。同时，美光将其 NAND 单元技术从传统的浮动栅级过渡为电荷捕获，提高了未来几代 NAND 的可扩展性和性能，除此之外，还采用了替换栅级结构，利用其中的高导电性金属字线取代硅层，最终将堆叠层数提高到了176层。

正如芯片市场经常讲的一句话：“摩尔定律正在逼近极限”。3D NAND 领域的每一次创新对行业来讲都十分重要，美光此次在 3D NAND flash的技术突破，不仅是纳米制造业一次重大创新，也在一定层面上反应了美光在 NAND 技术和制造能力的优势，有助于扩大美光在未来几代 NAND 上的创新地位。

对于行业用户而言，这也是一次创新的机会：176层 NAND 的出现势必会推动固态硬盘服务质量（QoS）和性能的逐步改进，这将使企业受益匪浅。现如今现代应用的虚拟化、共享体系结构和容器，以及对数据分析和人工智能的日益依赖，导致对存储复杂的需求，这些环境带来了复杂的读写模式，以至于破坏了原有的存储性能，也给依赖 NAND 的企业带来了挑战。

针对这种极具挑战性的环境，美光设计了176层 NAND，通过减小块尺寸提高 QoS，为数据湖、人工智能和大数据分析提供了更好的读取延迟，加快了数据的深度分析，而高速的数据传输速率则可支持实现一致性极高的快速吞吐量，并支持对数据的即时访问，这有利于速度对业务至关重要的电子商务、金融服务和工业等应用，可以确保企业在对数据进行深度分析时不会遇到瓶颈。这些优势将进一步加快企业采用闪存取代传统存储的速度，最终使企业在数据推动的经济环境中占据竞争优势。

作为各行各业的基础构建模块，3D NAND 广泛应用于智能手机、智能边缘设备以及现代云工作负载，美光科技 NAND 组件产品线高级经理Kevin Kilbuck认为，此次176层 NAND 的技术创新适应性很强，可以加速从汽车到云计算等各个行业的创新，并迅速取得成效。由于闪存越来越普及，世界各地的人们都将以某种方式使用最新的技术，这不单单是美光的工程成就，更重要的是能为数据生态系统带来价值。

为了简化固件开发，美光176层 NAND 提供单流程 (single-pass) 写算法，使集成更为便捷，从而加快方案上市时间。除了SSD、eMMC 和 UFS 等系统解决方案，随着技术的成熟，美光也会将这一技术转向其他要求更高的市场，包括销售给系统集成商、原始设备制造商以及自己构建系统解决方案的超大型企业。这些应用不仅包括闪存卡、USB存储和固态硬盘，也包括闪存阵列等其他存储解决方案，这符合行业的发展规律，也是美光自身的战略需求，目前，美光已经和很多客户开展了176层 NAND 的部署工作。

令人兴奋的是，美光176层三层单元(TLC) 3D NAND 已在美光新加坡晶圆制造工厂量产并向客户交付，包括通过其英睿达(Crucial)消费级SSD产品线，虽然具体产能情况仍然未知，但美光的制造策略是与公司的商业策略始终匹配的。

“176层 3D NAND 将在市场上取得巨大成功，市场的反应非常积极。特别是对于美光，176层 NAND 将加速并扩大我们在移动、汽车、消费类等各个领域的增长机会。”Kevin Kilbuck表示，诚然，176层 3D NAND 独特的功能将提升和拓展从5G到人工智能，从边缘到云的各种应用中的存储能力。

半导体工艺来到14nm以下，通过 3D NAND 的持续发展，使得 NAND 的发展一再突破瓶颈，NAND 闪存芯片的容量也得以在几年内快速提升，使得 NAND 闪存芯片成为行动装置及计算机内大量数据存储器芯片，而从产业发展角度而言，NAND flash技术的升级也将刺激eMMC、UFS等主流产品性能的提升，容量的增加，会带来更多创新机会。