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内存

NAND 的演进

美光科技 | 2018 年 3 月

博客图片 5200 SATA 固态硬盘

如果要将内存技术的变化如何影响您的日常生活娓娓道来,确实有些困难。在这篇博客文章中,我想借此机会阐明,美光最近在 NAND 技术方面的进步如何帮助满足日益增长的存储需求。美光最近宣布推出的首款 64 层 3D NAND 企业级固态硬盘可能会让您想知道:为什么 64 层 3D NAND 如此重要?

64 层 3D NAND 的开发使得在单个内存芯片中可实现 64 GB 的存储容量。根据我们在评估影响时所采用的视角,这可能会有很多不同的含义。对于喜欢自拍的人来说,这意味着可以在社交媒体上发布超过 9,000 张照片、记录家人幸福时光的 10 小时高清视频,或者在我们日常生活中播放超过 15,000 首歌曲。

3D NAND 是一种革命性的存储技术,可以将 64 GB 的存储容量装进比您的指甲还小的封装中。当我们考虑到 2000 年首次上市的基于 NAND 的 USB 驱动器时,这一点实在是令人惊叹,因为当时的存储密度还只是以兆字节(MB)计算。在不到 20 年的时间里,行业已经取得了技术的巨大进步,现在 USB 闪存盘是以 TB 来衡量,而不是 MB。多年来,行业通过缩小每代电路的宽度(以纳米为单位,即十亿分之一米)来提高存储密度,并降低每 GB 存储的成本。随着在不断追求更小尺度的光刻技术中遇到的缩放限制逐渐显现,行业领导者需要一种新的方法来增加每个设备的存储密度,同时降低每 GB 的相对成本。在 NAND 技术中,实现这一目标的最新催化剂是 3D 堆叠技术的实施,通过该技术,可像高楼大厦一样将存储层层叠加。

从房地产角度来说,为了使每英亩人口更加密集,该方法已经从缩小街道面积以在街区建造更多房屋转变为建造高楼大厦。此外,为了继续改进 NAND 设计,3D NAND 产品中引入了构建逻辑或外围设备的新方法。美光科技将这一俗称“CMOS 阵列下”的技术添加到我们的 3D NAND 中,而这已成为当今市场上拥有更密集、更高效的 GB/MM^2 的一项关键因素。就像现代地铁系统对大城市中人们的出行至关重要一样,美光利用存储阵列下的空间来缩小每个芯片存储更多位所需的总物理尺寸。

最后但同样重要的一点,在各种 NAND 设备中一致测量的关键性能指标之一是编程吞吐量,以 MB/秒为单位。为了提高这方面的性能,美光正在开发四平面 NAND 架构,使主机能够非常有效地对设备进行编程,从而提升数据吞吐量。如果将 NAND 设备比作一个洗车场,而平面数量相当于可供车辆进出的洗车位数量,那么美光在这些 NAND 设计中通过增加更多的平面,就相当于增加了更多的洗车位。无论是洗车场增加洗车位,还是 NAND 增加平面,这都是一种提高洗车场车辆吞吐量或 NAND 数据吞吐量的合理方式。

NAND 演进

随着个人、专业、移动和数据中心应用程序对存储的需求不断增加,毫无疑问,未来技术将继续发展以满足市场需求。美光将继续寻找创新方法来增加 NAND 的存储容量,提高每个设备的性能,并引入能够扩展 NAND 有效实施的功能。尽管如此,回顾我们所经历的发展历程、审视当今技术所能达到的程度以及支撑每一次增量需求的基础性进步,仍然令人感到深刻。