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

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


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，三星屆時將會分享一篇題為《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。

三星開發(fā)出了每單元 4 位的新一代 QLC NAND 閃存，據(jù)說其面積密度極高，達到每平方毫米 28.5 Gbit。這顯然將取代目前在這方面處于領(lǐng)先地位的長江存儲 (YMTC)，其 232 層 QLC NAND 容量為 19.8 Gbit/mm2 。從這個數(shù)據(jù)看來，即使是SK海力士宣布的超過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年的一份報告，三星基本上全力投入QLC開發(fā)。隨著 TLC 閃存架構(gòu)開始達到原始存儲容量的極限（就像之前的 SLC 和 MLC 一樣），QLC 代表了希望不斷突破主流消費 SSD 容量極限的 SSD 制造商的未來。它甚至可能會在未來進入企業(yè)級SSD。

V9只是三星QLC路線圖的下一步。未來幾代產(chǎn)品的速度應(yīng)該會比 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)直接競爭。

V9 的速度也不會慢，據(jù)報道，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。過去，速度一直是 QLC 的一個根本問題，而三星的新款 V9 NAND 閃存表明，它已經(jīng)在解決這個問題方面取得了長足的進步。V9 的速度為 3.2 Gbps（每個芯片），對于 PCIe SSD 來說應(yīng)該綽綽有余。當(dāng)然，它在實踐中的表現(xiàn)如何還有待觀察。

目前尚不清楚的是，當(dāng)直接以 QLC 模式寫入時，性能會如何擴展。目前所有的 QLC SSD 都使用 pSLC 緩存，其容量高達總可用容量的 25%，性能顯著提高。根據(jù) NAND 的不同，一旦緩存已滿，我們通常會看到寫入速度下降至 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候上市，可能會從根本上改變消費者 SSD 格局。QLC 仍然可能無法為高性能 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)動器。由于存儲密度領(lǐng)先近 50%，我們可以預(yù)期任何采用新型 V9 QLC 閃存的三星新硬盤都將提供具有競爭力的價值，并可能具有業(yè)內(nèi)最優(yōu)惠的每 GB 價格。

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

近年來，三星多次強調(diào)QLC-NAND將繼續(xù)存在。到目前為止，緩慢的寫入速度一直是一個致命弱點，但這方面也應(yīng)該有進步。高表面密度首先確保了一件事：降低制造成本，因為晶圓上安裝的位數(shù)越多越好。


閃存層數(shù)之爭愈演愈烈，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可提供更大存儲空間滿足了業(yè)界日益增長的存儲需求，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，已開始為部分客戶提供樣品；SK海力士2022年8月成功開發(fā)出世界最高238層4D NAND閃存，今年6月該公司宣布已開始量產(chǎn)238層4D NAND閃存，并正在與生產(chǎn)智能手機的海外客戶公司進行產(chǎn)品驗證。

未來存儲廠商將持續(xù)發(fā)力更高層數(shù)NAND Flash，美光232層之后，計劃推出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)；三星則計劃2024年推出第九代3D NAND（有望達到280層），2025-2026年推出第十代3D NAND(有望達到430層），2030年前實現(xiàn)1000層NAND Flash。

不過，要想實現(xiàn)1000層以上NAND Flash并非易事，三星存儲業(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、縮短層高以及擴大每層存儲容量等挑戰(zhàn)。


閃存未來將朝四個方向擴容

存儲行業(yè)處在一個立體層面上循環(huán)曲線上升的周期，這個過程中隨著周期循環(huán)，存儲產(chǎn)業(yè)通過更優(yōu)的性價比賦能了更多的行業(yè)和領(lǐng)域，也能由此體現(xiàn)出存儲的宏觀性。

西部數(shù)據(jù)公司產(chǎn)品營銷總監(jiān)張丹表示，存儲行業(yè)周期性受到了新技術(shù)和新市場這兩個“雙新”驅(qū)動帶來的影響。當(dāng)中，行業(yè)的低谷大概都發(fā)生在“新技術(shù)”出現(xiàn)，某一代制程開始大規(guī)模量產(chǎn)的時候；而行業(yè)周期上升的點則大都發(fā)生“新市場”的某一個應(yīng)用場景在爆量增長或者應(yīng)用場景激增的年份。

從相關(guān)統(tǒng)計可以看到，在過去幾年的發(fā)展中，市場對閃存的需求出現(xiàn)了爆發(fā)性的增長，尤其是在生成式AI爆火以來，存儲行業(yè)的增長曲線陡峭了起來。具體看閃存行業(yè)，在過去的二十年間，該行業(yè)實現(xiàn)了從PB到EB的千倍甚至萬倍的增長，這個過程中產(chǎn)生了大量的消費級和企業(yè)級的應(yīng)用場景，由此促進了NAND Flash行業(yè)的爬坡和需求。

不過張丹認為，在未來兩到三年間，西部數(shù)據(jù)堅信，產(chǎn)業(yè)會迅速地邁入到ZB時代，尤其是以邊云為核心的應(yīng)用和場景。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進行容量擴展、成本降低有四個象限，分別是邏輯擴容、垂直擴容、水平擴容和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

首先看邏輯擴容。從SLC到MLC到TLC，再到QLC和PLC，每一個單元存儲的數(shù)據(jù)越來越多。雖然單位容量在增長，但是控制成本也是在增加的，所以向這個方向的演進是有價值的；

其次是垂直擴容。這可以簡單理解為增加閃存的層數(shù)，因為層數(shù)的疊加會帶來單位面積容量增長和單位比特成本下降，但是也會帶來一些額外的成本，比如生產(chǎn)周期變長、影響產(chǎn)業(yè)良率等，所以相對來說，這個方向發(fā)展獲得的回報會在量化維度里稍小一些；

第三個維度是水平擴容。也就是在每一層增加了更多的存儲容量。在實際操作中，我們增加了每一層的孔隙的密度，以達到更大單位比特的容量。這是探討未來新技術(shù)、新制程時候要關(guān)注的方向；

最后關(guān)注的一個方向是結(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單元之間的分布關(guān)系或者擺放關(guān)系，從原來的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陣列），未來可能還有多層鍵合的場景。

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