在存儲(chǔ)市場(chǎng)觸底反彈之際，三星也正在躍躍欲試，為未來(lái)做好充分的準(zhǔn)備。

根據(jù)最新的消息透露，在即將舉辦的ISSCC大會(huì)上，三星除了將展示速度驚人的GDDR7 VRAM外，還將帶來(lái)高速的下一代280層閃存。與此同時(shí)，三星還在近日公開(kāi)公司的3D DRAM計(jì)劃。


NAND，280層

在今年的ISSCC上，三星希望推出迄今為止數(shù)據(jù)密度最高的新型NAND 閃存。據(jù)了解，三星屆時(shí)將會(huì)分享一篇題為《A 280-Layer 1Tb 4b/cell 3D-NAND Flash Memory with a 28.5Gb/mm2 Areal Density and a 3.2GB/s High-Speed IO Rate》的演講，披露其下一代V9閃存。

三星開(kāi)發(fā)出了每單元 4 位的新一代 QLC NAND 閃存，據(jù)說(shuō)其面積密度極高，達(dá)到每平方毫米 28.5 Gbit。這顯然將取代目前在這方面處于領(lǐng)先地位的長(zhǎng)江存儲(chǔ) (YMTC)，其 232 層 QLC NAND 容量為 19.8 Gbit/mm2 。從這個(gè)數(shù)據(jù)看來(lái)，即使是SK海力士宣布的超過(guò)300層和20.0 Gbit/mm2的高密度TLC-NAND，以及英特爾首款每單元5位和23.3 Gbit/mm2的PLC-NAND，都不記得三星新內(nèi)存的密度。

根據(jù)三星2022年的一份報(bào)告，三星基本上全力投入QLC開(kāi)發(fā)。隨著 TLC 閃存架構(gòu)開(kāi)始達(dá)到原始存儲(chǔ)容量的極限（就像之前的 SLC 和 MLC 一樣），QLC 代表了希望不斷突破主流消費(fèi) SSD 容量極限的 SSD 制造商的未來(lái)。它甚至可能會(huì)在未來(lái)進(jìn)入企業(yè)級(jí)SSD。

V9只是三星QLC路線(xiàn)圖的下一步。未來(lái)幾代產(chǎn)品的速度應(yīng)該會(huì)比 V9 更快，并且最終可以在原始性能方面與當(dāng)今即將推出的 TLC 閃存架構(gòu)直接競(jìng)爭(zhēng)。

V9 的速度也不會(huì)慢，據(jù)報(bào)道，三星的 V9 QLC 的最大傳輸速率為 3.2 Gbps。這比其即將推出的僅提供 2.4 Gbps 的基于 QLC 的產(chǎn)品要快得多。過(guò)去，速度一直是 QLC 的一個(gè)根本問(wèn)題，而三星的新款 V9 NAND 閃存表明，它已經(jīng)在解決這個(gè)問(wèn)題方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。V9 的速度為 3.2 Gbps（每個(gè)芯片），對(duì)于 PCIe SSD 來(lái)說(shuō)應(yīng)該綽綽有余。當(dāng)然，它在實(shí)踐中的表現(xiàn)如何還有待觀察。

目前尚不清楚的是，當(dāng)直接以 QLC 模式寫(xiě)入時(shí)，性能會(huì)如何擴(kuò)展。目前所有的 QLC SSD 都使用 pSLC 緩存，其容量高達(dá)總可用容量的 25%，性能顯著提高。根據(jù) NAND 的不同，一旦緩存已滿(mǎn)，我們通常會(huì)看到寫(xiě)入速度下降至 100——300 MB/s。

如果性能足夠好，三星新款基于 QLC 的閃存將于今年晚些時(shí)候上市，可能會(huì)從根本上改變消費(fèi)者 SSD 格局。QLC 仍然可能無(wú)法為高性能 SSD 提供服務(wù)，例如那些支持 PCIe 5.0 傳輸速度的 SSD，但它應(yīng)該非常適合較低層的 PCIe 驅(qū)動(dòng)器。由于存儲(chǔ)密度領(lǐng)先近 50%，我們可以預(yù)期任何采用新型 V9 QLC 閃存的三星新硬盤(pán)都將提供具有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)值，并可能具有業(yè)內(nèi)最優(yōu)惠的每 GB 價(jià)格。

根據(jù)市場(chǎng)需求，三星甚至有可能提供容量超過(guò) 8TB 的 V9 QLC M.2 硬盤(pán)，這是目前消費(fèi)類(lèi) M.2 硬盤(pán)中容量最高的。三星甚至有可能推出單面 8TB 硬盤(pán)。

近年來(lái)，三星多次強(qiáng)調(diào)QLC-NAND將繼續(xù)存在。到目前為止，緩慢的寫(xiě)入速度一直是一個(gè)致命弱點(diǎn)，但這方面也應(yīng)該有進(jìn)步。高表面密度首先確保了一件事：降低制造成本，因?yàn)榫A上安裝的位數(shù)越多越好。


閃存層數(shù)之爭(zhēng)愈演愈烈，2030年劍指1000層以上

隨著AI、大數(shù)據(jù)等技術(shù)發(fā)展，催生大容量存儲(chǔ)產(chǎn)品（如SSD）的需求，與傳統(tǒng)平面架構(gòu)2D NAND Flash相比，3D NAND Flash、4D NAND Flash可提供更大存儲(chǔ)空間滿(mǎn)足了業(yè)界日益增長(zhǎng)的存儲(chǔ)需求，因而逐漸受到大廠重視。

目前3D/4D NAND Flash已經(jīng)突破200層，三星第8代V-NAND層數(shù)達(dá)到了236層；美光232層NAND Flash已經(jīng)量產(chǎn)出貨；今年3月鎧俠和西部數(shù)據(jù)共同宣布推出218層3D NAND閃存，已開(kāi)始為部分客戶(hù)提供樣品；SK海力士2022年8月成功開(kāi)發(fā)出世界最高238層4D NAND閃存，今年6月該公司宣布已開(kāi)始量產(chǎn)238層4D NAND閃存，并正在與生產(chǎn)智能手機(jī)的海外客戶(hù)公司進(jìn)行產(chǎn)品驗(yàn)證。

未來(lái)存儲(chǔ)廠商將持續(xù)發(fā)力更高層數(shù)NAND Flash，美光232層之后，計(jì)劃推出2YY、3XX與4XX等更高層數(shù)產(chǎn)品；鎧俠與西數(shù)也在積極探索300層以上、400層以上與500層以上的3D NAND技術(shù)；三星則計(jì)劃2024年推出第九代3D NAND（有望達(dá)到280層），2025-2026年推出第十代3D NAND(有望達(dá)到430層），2030年前實(shí)現(xiàn)1000層NAND Flash。

不過(guò)，要想實(shí)現(xiàn)1000層以上NAND Flash并非易事，三星存儲(chǔ)業(yè)務(wù)高管透露，就像建設(shè)摩天大樓一樣，需要考慮坍塌、彎曲、斷裂等諸多穩(wěn)定性問(wèn)題，此外還需要克服連接孔加工工藝、最小化電池干擾、縮短層高以及擴(kuò)大每層存儲(chǔ)容量等挑戰(zhàn)。


閃存未來(lái)將朝四個(gè)方向擴(kuò)容

存儲(chǔ)行業(yè)處在一個(gè)立體層面上循環(huán)曲線(xiàn)上升的周期，這個(gè)過(guò)程中隨著周期循環(huán)，存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)通過(guò)更優(yōu)的性?xún)r(jià)比賦能了更多的行業(yè)和領(lǐng)域，也能由此體現(xiàn)出存儲(chǔ)的宏觀性。

西部數(shù)據(jù)公司產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)總監(jiān)張丹表示，存儲(chǔ)行業(yè)周期性受到了新技術(shù)和新市場(chǎng)這兩個(gè)“雙新”驅(qū)動(dòng)帶來(lái)的影響。當(dāng)中，行業(yè)的低谷大概都發(fā)生在“新技術(shù)”出現(xiàn)，某一代制程開(kāi)始大規(guī)模量產(chǎn)的時(shí)候；而行業(yè)周期上升的點(diǎn)則大都發(fā)生“新市場(chǎng)”的某一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景在爆量增長(zhǎng)或者應(yīng)用場(chǎng)景激增的年份。

從相關(guān)統(tǒng)計(jì)可以看到，在過(guò)去幾年的發(fā)展中，市場(chǎng)對(duì)閃存的需求出現(xiàn)了爆發(fā)性的增長(zhǎng)，尤其是在生成式AI爆火以來(lái)，存儲(chǔ)行業(yè)的增長(zhǎng)曲線(xiàn)陡峭了起來(lái)。具體看閃存行業(yè)，在過(guò)去的二十年間，該行業(yè)實(shí)現(xiàn)了從PB到EB的千倍甚至萬(wàn)倍的增長(zhǎng)，這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生了大量的消費(fèi)級(jí)和企業(yè)級(jí)的應(yīng)用場(chǎng)景，由此促進(jìn)了NAND Flash行業(yè)的爬坡和需求。

不過(guò)張丹認(rèn)為，在未來(lái)兩到三年間，西部數(shù)據(jù)堅(jiān)信，產(chǎn)業(yè)會(huì)迅速地邁入到ZB時(shí)代，尤其是以邊云為核心的應(yīng)用和場(chǎng)景。這就要求閃存行業(yè)尋求最佳的投入產(chǎn)出比。張丹表示，NAND Flash進(jìn)行容量擴(kuò)展、成本降低有四個(gè)象限，分別是邏輯擴(kuò)容、垂直擴(kuò)容、水平擴(kuò)容和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

首先看邏輯擴(kuò)容。從SLC到MLC到TLC，再到QLC和PLC，每一個(gè)單元存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)越來(lái)越多。雖然單位容量在增長(zhǎng)，但是控制成本也是在增加的，所以向這個(gè)方向的演進(jìn)是有價(jià)值的；

其次是垂直擴(kuò)容。這可以簡(jiǎn)單理解為增加閃存的層數(shù)，因?yàn)閷訑?shù)的疊加會(huì)帶來(lái)單位面積容量增長(zhǎng)和單位比特成本下降，但是也會(huì)帶來(lái)一些額外的成本，比如生產(chǎn)周期變長(zhǎng)、影響產(chǎn)業(yè)良率等，所以相對(duì)來(lái)說(shuō)，這個(gè)方向發(fā)展獲得的回報(bào)會(huì)在量化維度里稍小一些；

第三個(gè)維度是水平擴(kuò)容。也就是在每一層增加了更多的存儲(chǔ)容量。在實(shí)際操作中，我們?cè)黾恿嗣恳粚拥目紫兜拿芏龋赃_(dá)到更大單位比特的容量。這是探討未來(lái)新技術(shù)、新制程時(shí)候要關(guān)注的方向；

最后關(guān)注的一個(gè)方向是結(jié)構(gòu)優(yōu)化。具體的做法就是去優(yōu)化周邊的邏輯電路和存儲(chǔ)單元之間的分布關(guān)系或者擺放關(guān)系，從原來(lái)的CNA和CUA，到現(xiàn)在的CBA（CMOS directly Bonded to Array，外圍電路直接鍵合到存儲(chǔ)陣列），未來(lái)可能還有多層鍵合的場(chǎng)景。

“我們得出的結(jié)論是不能在單一的維度去進(jìn)行工藝的變更或者工藝的演進(jìn)，而是要通盤(pán)考量上述提到的四個(gè)點(diǎn)，并以垂直擴(kuò)容和水平擴(kuò)容為核心，只有它們平衡發(fā)展，才能為行業(yè)帶來(lái)最優(yōu)性?xún)r(jià)比的產(chǎn)品。”張丹總結(jié)說(shuō)。