随着人工智能(AI)市场的增长,大型科技公司的服务器建设再次活跃,对大容量NAND闪存的需求也不断增加。随着存储行业重新燃起高容量、高性能 NAND 的堆叠竞争,预计 400 层 NAND 时代将于明年开启,1000 层 NAND 时代将于 2027 年开启。三星电子、SK海力士、美光在NAND堆叠技术上展开竞争,最近Kioxia也加入了这个行列。
NAND是一种通过多层垂直堆叠单元来增加存储容量的技术,类似于在一个空间内建造高层公寓以容纳更多人。2013年,三星电子首次开发出23层“V-NAND”,将NAND垂直堆叠,然后通过在平坦层的三维空间中钻孔来连接各层,引发了公司之间的堆叠竞争。此后,三星电子通过推出全球首款 100 层或以上的第 6 代 V-NAND 一直引领市场。
三星电子的目标是成为世界上第一个实现 1000 层堆叠的公司。三星电子在 2022 年三星技术日上首次公布了其路线图,称“我们的目标是到 2030 年开发出 1000 层 V-NAND”。随后,在去年 10 月的“三星内存技术日 2023”上,计划没有变化,表示“我们将通过沟道孔蚀刻这一核心技术,为 1000 层 V-NAND 时代做好准备”。通过减少单元的平面面积和高度并增加级数来减小体积。”强调。
不过,上个月,铠侠宣布与西部数据合作,目标是在 2027 年推出 1,000 层 NAND,比三星电子早三年,谁将夺得全球首款 1,000 层 NAND 的称号,备受关注。
此外,铠侠1日宣布,将竣工位于岩手县的生产尖端NAND的北上工厂“K2”,并于明年秋季开始运营。随着 NAND 市场恢复复苏,Kioxia 似乎再次加快了尖端 NAND 的生产速度。去年,铠侠成功量产218层3D NAND。
目前市场上的NAND最大堆叠数为290层。三星电子于4月份开始量产290层1太比特(Tb)TLC(三级单元)第9代V-NAND,并将于第四年量产尖端技术QLC(四级单元)第9代V-NAND今年季度。据市场研究公司Tech Insights称,三星电子计划在明年下半年量产430层第10代V-NAND,从而进入400层范围。
一个单元中存储 1 位称为 SLC(单级单元),存储 2 位称为 MLC(多级单元),存储 3 位称为 TLC,存储 4 位称为 QLC。由于QLC在一个单元中存储更多信息,因此它在同一区域内支持更大的容量。
SK海力士也在开发NAND超级间隙技术。SK海力士去年上半年量产238层TLC NAND。随后,在同年8月的“闪存峰会(FMS)2023”上,全球最高的321层TLC 4D NAND闪存样品亮相,并在业界首次宣布量产。明年上半年将生产超过300层的NAND闪存。SK海力士也开始开发400层NAND技术,目标是明年下半年量产。
美国美光紧追国内存储厂商,于上月30日宣布推出首款采用276层TLC第9代(G9)3D NAND制成的2650客户端SSD。美光还计划明年推出 400 层 NAND。此前,美光因于2022年7月量产232层TLC NAND而引起关注,超越龙头企业三星电子,首次推出200层NAND。
但业内人士认为,仅仅拥有大量层数并不能被视为技术优势。
NAND堆叠技术分为单堆叠(Single Stack),将最下面的单元(Cell)和最上面的单元(Cell)合并为一束(一孔),双堆叠(Double Stack),将两束合并为一束,以及三重堆叠(Triple Stack),将三个静音单元合并为一束。堆叠数量越少,成本竞争力就越好。
美光和SK海力士从72层开始使用“双堆栈”进行堆叠,但三星电子使用“单堆栈”并从176层第7代V-NAND开始切换到“双堆栈”。
三星电子今年保持了“双堆栈”方法,同时将层数从 290 层 V9 NAND 增加到接近 300 层,从而确保了其竞争优势。这与SK海力士、美光等明年将量产低300层范围的三叠层产品形成鲜明对比。业界预测,三星电子也将不可避免地推出从400层NAND开始的三重堆栈。
与此同时,市场研究公司Trend Force上个月在一份报告中预测,得益于服务器需求的复苏,今年全球NAND销售额将增长77%,达到647亿美元,比上年增长77%,明年将达到870亿美元,较今年增长29%。
截至今年第一季度,NAND市场份额第一名是三星电子(36.7%),第二名是SK Hynix/Solidig(22.2%),第三名是铠侠(12.4%),第四名是美光(11.7%),第五名。其次是西部数据(11.6%)。