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NAND闪存芯片,进入第十代!

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(xì)。本(běn)次(cì)双(shuāng)方(fāng)针(zhēn)对(duì)AI等(děng)新(xīn)兴(xìng)应(yīng)用(yòng)场(chǎng)景(jǐng),推(tuī)出(chū)了(le)第(dì)十(shí)代(dài)3D NAND闪(shǎn)存(cún)技(jì)术(shù),与(yǔ)前(qián)几(jǐ)代(dài)产(chǎn)品(pǐn)相(xiāng)比(bǐ),这(zhè)种(zhǒng)新(xīn)型(xíng)NAND闪(shǎn)存(cún)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更优的条件下单独制造,然后精准地键合在一起,不仅提高了芯片的集成度,还优化了电路的性能,减少了信号传输的损耗,从而实现了更高的性能和更低的功耗。并且,这并不是一项新技术,铠侠第八代3D NAND产品也曾采用过,但本次第十代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(jù)传(chuán)输(shū)总(zǒng)线(xiàn)完(wán)全分(fēn)离(lí)并(bìng)实(shí)现(xiàn)并(bìng)行(xíng)运(yùn)行(xíng),有(yǒu)效(xiào)减(jiǎn)少(shǎo)了(le)数(shù)据(jù)输(shū)入(rù)/输(shū)出(chū)所(suǒ)需(xū)时(shí)间(jiān),进(jìn)一(yī)步(bù)提(tí)升(shēng)了(le)数(shù)据(jù)传(chuán)输(shū)的(de)效(xiào)率(lǜ)。在(zài)能(néng)效(xiào)方(fāng)面(miàn),该(gāi)方(fāng)案(àn)引入了PI-LTT(电源隔离低(dī)抽(chōu)头(tóu)终(zhōng)端(duān))技(jì)术(shù)。这(zhè)项(xiàng)技(jì)术(shù)在(zài)进(jìn)一(yī)步(bù)降(jiàng)低(dī)功(gōng)耗(hào)方(fāng)面(miàn)发(fā)挥(huī)了(le)关键作(zuò)用(yòng),它(tā)通(tōng)过(guò)在(zài)NAND接(jiē)口(kǒu)电(diàn)源(yuán)中(zhōng)同(tóng)时(shí)使(shǐ)用(yòng)现(xiàn)有(yǒu)1.2V电(diàn)源(yuán)和(hé)额(é)外(wài)低(dī)压(yā)电(diàn)源(yuán),实(shí)现(xiàn)了(le)数(shù)据(jù)输(shū)入(rù)/输(shū)出(chū)过(guò)程(chéng)中(zhōng)的(de)功(gōng)耗(hào)降(jiàng)低(dī)。具(jù)体(tǐ)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(rù)了(le)先(xiān)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(shù)据(jù)的(de)准(zhǔn)确(què)性(xìng)和(hé)完(wán)整(zhěng)性(xìng)。
在(zài)材(cái)料(liào)改(gǎi)进(jìn)方(fāng)面(miàn),美(měi)光(guāng)采用(yòng)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(cái)料(liào)具(jù)有(yǒu)更(gèng)好(hǎo)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。此外,美光还对闪存芯片的制造工(gōng)艺(yì)进(jìn)行(xíng)了(le)改(gǎi)进(jìn),采用(yòng)了(le)更(gèng)先(xiān)进(jìn)的(de)光(guāng)刻(kè)技(jì)术(shù)和(hé)蚀(shí)刻(kè)工(gōng)艺(yì),使(shǐ)得(de)芯片的制造精度更高,性能更加稳定。
SK海(hǎi)力(lì)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闪存,并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,在此次产品开发过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闪存的开发平台应用于321层,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%。
据了解,SK海力士(shì)的第十代NAND闪存技术也将延续使用4D NAND架(jià)构(gòu),并(bìng)引(yǐn)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,SK海力士的创新架构优势显著。在传统架构中,外围控制电路通常位于存储单元的侧(cè)面(miàn),这(zhè)不(bù)仅占据了较大的芯片面积,还增加了信号传输的距离和延迟。而PUC技术的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响应。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(zhǔn)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 

近期,DeepSeek模型以优越的性能和极低的成本惊艳登场,给全球科技行业带来了全新的震撼,而这股强烈的震感也传到了整个半导体产业链,对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功能,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(yǐ)满(mǎn)足(zú)大(dà)量(liàng)数(shù)据(jù)的(de)存(cún)储(chǔ)和(hé)快(kuài)速(sù)读(dú)取(qǔ)需(xū)求(qiú)。

在(zài)AIPC领(lǐng)域,DeepSeek的(de)搭(dā)载(zài)使(shǐ)得(de)AIPC能(néng)够(gòu)在(zài)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(rèn)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(chuán)统(tǒng)的(de)512GB向(xiàng)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(shǎn)存(cún)的(de)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,这些需求让各大企业对NAND闪存的性能、容量和功耗等方面提出了全新的要求。在性能方面,端侧AI应用需要NAND闪存具备更高的读写速度,以满足AI算法对大量数据快速处理的需求,还需保证AI算法的实时性和准确性;在容量方面,随着端侧AI应用的不断丰富和复杂(zá),终(zhōng)端(duān)设(shè)备(bèi)需(xū)要(yào)存(cún)储(chǔ)更(gèng)多(duō)的(de)数(shù)据(jù),包(bāo)括(kuò)AI模(mó)型(xíng)、训(xun)练(liàn)数(shù)据(jù)以(yǐ)及(jí)用(yòng)户(hù)数(shù)据(jù)等(děng);功(gōng)耗(hào)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相关应用对NAND闪存的需求量有望达到数万亿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(píng)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厂商的减产措施以及市场需求的逐步回暖,NAND闪存价(jià)格(gé)已(yǐ)经(jīng)开(kāi)始(shǐ)出(chū)现(xiàn)企(qǐ)稳(wěn)迹(jī)象(xiàng)。随(suí)着(zhe)AI相(xiāng)关需(xū)求(qiú)的(de)进(jìn)一(yī)步(bù)释(shì)放(fàng),预(yù)计(jì)从(cóng)2025年(nián)下(xià)半(bàn)年(nián)开(kāi)始(shǐ),NAND闪(shǎn)存(cún)价(jià)格(gé)将(jiāng)逐(zhú)步(bù)回(huí)升(shēng)。尤(yóu)其(qí)是(shì)在(zài)高(gāo)端(duān)NAND闪(shǎn)存(cún)产(chǎn)品(pǐn)领(lǐng)域,由(yóu)于(yú)其(qí)技(jì)术(shù)门(mén)槛(kǎn)高(gāo)、市(shì)场(chǎng)需(xū)求(qiú)旺(wàng)盛(shèng),价(jià)格(gé)上(shàng)涨(zhǎng)幅(fú)度(dù)可(kě)能(néng)更(gèng)为(wèi)明(míng)显(xiǎn)。而(ér)在(zài)中(zhōng)低(dī)端(duān)市(shì)场(chǎng),由(yóu)于(yú)市(shì)场(chǎng)竞(jìng)争(zhēng)激(jī)烈(liè),价(jià)格(gé)上(shàng)涨(zhǎng)幅(fú)度(dù)可(kě)能(néng)相(xiāng)对(duì)较(jiào)小(xiǎo),但(dàn)随(suí)着(zhe)成(chéng)本(běn)的(de)上(shàng)升(shēng)和(hé)需(xū)求(qiú)的(de)改(gǎi)善(shàn),价(jià)格(gé)也(yě)将(jiāng)逐(zhú)渐(jiàn)趋(qū)于(yú)稳(wěn)定(dìng)并(bìng)有(yǒu)所(suǒ)回(huí)升(shēng)。

DeepSeek对(duì)NAND市(shì)场(chǎng)的(de)影(yǐng)响(xiǎng),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。

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