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今年1月底，三星電子又發(fā)大招，推出采用第五代V-NAND技術(shù)的SSD產(chǎn)品——三星970 EVO Plus SSD。事實(shí)上，隨著新一代3D NAND技術(shù)的不斷成熟，速度更快的NVMe協(xié)議的SSD固態(tài)硬盤已經(jīng)成為市場主流。

以前，我們見過的閃存多屬于Planar NAND平面閃存，3D閃存則是立體堆疊的。打個(gè)比方，如果說普通NAND是平房，那么3D NAND則是高樓大廈。簡單說，在3D NAND領(lǐng)域，誰堆疊的層數(shù)多，誰的產(chǎn)品性能就更先進(jìn)。

眾所周知，平面NAND閃存不僅有SLC、MLC和TLC類型之分，而且為進(jìn)一步提高容量、降低成本，NAND的制程工藝不斷進(jìn)步。雖然更先進(jìn)的制程工藝帶來了更大的容量，但容量提升、成本降低的同時(shí)可靠性及性能都在下降。

與之相比，為提高NAND的容量、降低成本，存儲(chǔ)廠商只需要堆疊更多的層數(shù)即可。

據(jù)悉，2bit MLC每cell單元存儲(chǔ)2bit數(shù)據(jù)只需要一兩打電子，3bit MLC(也就是TLC)的每個(gè)cell單元儲(chǔ)存。隨著制程工藝的不斷革新，cell單元之間的干擾現(xiàn)象越來越嚴(yán)重。

三星的V-NAND不再追求縮小cell單元，而是通過3D堆疊技術(shù)封裝更多cell單元，實(shí)現(xiàn)容量增多的目的。

傳統(tǒng)上，SSD中使用的是浮柵極MOSFET(Floating gate MOSFET)，電子儲(chǔ)存在柵極中，它相當(dāng)于一個(gè)導(dǎo)體。這種晶體管的缺點(diǎn)是寫入數(shù)據(jù)時(shí)，柵極與溝道之間會(huì)形成一次短路，這會(huì)消耗柵極中的電荷。

即每次寫入數(shù)據(jù)，都要消耗一次柵極壽命。一旦柵極中的電荷沒了，cell單元就相當(dāng)于掛了，無法存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

三星V-NAND閃存放棄浮柵極MOSFET，使用電荷攫取閃存(charge trap flash，簡稱CTF)設(shè)計(jì)。每個(gè)cell單元看起來更小了，但里面的電荷是儲(chǔ)存在一個(gè)絕緣層而非之前的導(dǎo)體上，理論是沒有消耗的。這種更小的電荷有很多優(yōu)點(diǎn)，比如更高的可靠性、更小的體積。

據(jù)了解，使用CTF結(jié)構(gòu)的V-NAND閃存被認(rèn)為是一種非平面設(shè)計(jì)，絕緣體環(huán)繞溝道(channle)，控制柵極又環(huán)繞著絕緣體層。這種3D結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提升了儲(chǔ)存電荷的的物理區(qū)域，提高了性能和可靠性。

相比傳統(tǒng)的FG(Floating Gate，浮柵極)技術(shù),三星NAND的電荷擷取閃存(charge trap flash，簡稱CTF)技術(shù)難度更小一點(diǎn)，因此這有利于加快產(chǎn)品量產(chǎn)。

目前，三星的3D V-NAND存儲(chǔ)單元的層數(shù)(Layer)由2009年的2-layer逐漸提升至24-layer、64-layer，再到2018年的96-layer(層)。

參考資料：

1. https://zhuanlan.zhihu.com/p/21967038

2. https://zhuanlan.zhihu.com/p/48579501

3. https://news.mydrivers.com/1/273/273419.htm