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什么是3D NAND闪存?它是如何工作的?

返回列表 来源: 发布日期: 2021.07.20

基于Nand Flash的固态硬盘具有功耗低、速度快、可靠性高等优点。相同容量的SSD固态硬盘与传统机械硬盘相比仍然价格偏高;然而,基于3D NAND闪存的新型设备在存储市场上的竞争越来越激烈。

什么是3D NAND闪存?它是如何工作的?

存储成本

硅片的成本与面积成正比,而且在很大程度上与它上面的东西无关。因此,NAND闪存的每字节成本取决于给定大小的芯片上可以存储多少位。有几种技术被用来提高NAND闪存的存储密度。

第一种技术是缩小单元的大小。

这是由于制造工艺的不断发展而成为可能的,这种工艺允许制造更小的特征。然而,这种收缩最终达到了极限。它还导致一些不必要的副作用,如更大的泄漏电流和更高的错误率。

另一个创新是在每个单元中存储更多的比特。

SLC

现代的闪存不再是只能存储一位数据的单层单元(SLC),而是开始在每个单元中存储两位(MLC)、三位(TLC)甚至四位(QLC)。这意味着多个水平必须精确编程和测量。虽然这种技术确实提高了存储密度,但它也成为了性能降低、寿命缩短和错误率升高的一种折衷方法。

移动到第三维度——3D Nand

为了在硅片上形成一个完整的三维结构,人们没有在芯片表面布置一个存储单元阵列,而是沉积了多层存储单元。这允许在同一个表面积中有更多的存储,同样重要的是,允许更短的数据连接,从而实现更快的数据传输。

2

3D Nand Flash仍然可以采用与平面存储器相同的SLC、MLC和TLC技术,以进一步提高可用的存储密度。由于额外的存储密度,3D NAND Flash可以使用这些稍旧的处理技术和更大的单元尺寸,与经典的平面设计相比仍然具有优势。这些过程意味着功耗和错误率都会降低。

3D NAND闪存的优缺点是什么?

3D NAND闪存的主要优点是降低了每字节的成本。这是因为它在芯片的每单位面积上封装了更多的位。因此,现在可以以合理的价格提供容量为1TB或2 TB的SSD

必须承认,这种更高的存储密度带来了成本增加:制造过程的额外复杂性。制作3D芯片需要更多的处理阶段。任何一个阶段的微小污染或处理过程中的微小错误都可能导致设备无法使用。这使得3D芯片的制造成本大大提高。然而,这被更高的存储密度所抵消。即使芯片的制造成本是原来的两倍,每字节的成本仍然会大大降低。

3D芯片

3D NAND芯片中的存储单元比分散在2D设备表面的存储单元靠得更近。这意味着信号不必传输太远,这减少了它们的延迟,并且取决于存储数据的应用程序,可以提高内存性能。最终,缩短信号需要发送的距离可以减少某些应用程序和实际中的功耗。

M.2 MS35 PE50

Agrade MS35&PE50都采用最新制程超低功耗的闪存控制器

结论

虽然就存储容量和每字节成本而言,3D NAND闪存可能是正确的选择,但有效利用3D NAND闪存在很大程度上取决于闪存控制器。这就需要一个高质量的闪存控制器来有效地管理大的存储容量,以尽量减少持久性的影响,并确保最大的使用寿命和可靠性。

各种SSD

3D NAND技术使得SSD的容量不断提升并且持续向更大的容量发展
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