h1_key

  NAND闪存芯片介绍

  NAND闪存芯片包括SLC NAND, MLC NAND, TLC NAND和QLC NAND。

  存储器分类

  NAND闪存卡的主要分类以NAND闪存颗粒的技术为主，NAND闪存颗粒根据存储原理分为SLC、MLC、TLC和QLC，从结构上又可分为2D、3D两大类。Flash技术主要分为SLC、MLC、TLC和QLC四大类，对应不同的空间结构，这四类技术可又分为2D结构和3D结构两大类。2D结构的存储单元仅布置在芯片的XY平面中，为了提高存储密度，制造商开发了3D NAND或V-NAND(垂直NAND)技术，该技术将Z平面中的存储单元堆叠在同一晶圆上。3D NAND正与不同的NAND技术相结合(SLC、QLC)，未来更高堆叠层数的3D NAND是行业发展的趋势。

  SLC即为Single-Level Cell，即1 it per cell，1个存储器储存单元可存放1 bit的数据，只存在0和1两个充电值。以此类推，QLC即Quadruple-Level Cell，即4 bit per cell，1个存储器储存单元可存放4 bit的数据。

从原理上看，QLC的每个单元可储存4个数据，那就意味着与前三种闪存相比，QLC闪存可以在同等的面积上，存储更多的数据。拥有成本更低、容量更大、高密更高等特点，适合于读取密集型应用。

  四种类型的NAND闪存颗粒性能各有不同。SLC单位容量的成本相对于其他类型NAND 闪存颗粒成本更高，但其数据保留时间更长、读取速度更快;QLC拥有更大的容量和更低的成本，但由于其可靠性低、寿命短等缺点，仍有待后续发展。目前主流的解决方案为MLC与TLC。

SLC(Single-Level Cell, SLC )NAND是原始的NAND架构。其更高的耐用性(vs.MLC)使其非常适合各种消费和工业应用，其具有较长的使用寿命。低密度SLC是指(<16-Gbit)SLC NAND闪存。

  行业技术壁垒

  合格的闪存产品不仅需要在体积、容量、读写速度等性能指标满足市场要求，对于通用型闪存而言，还需要能适用于市场上种类繁多的各种电子系统。这要求相应的闪存设计公司具备从芯片、应用电路到系统平台等全方位的技术储备，这些都要求设计公司有深厚的技术积累和行业经验，对后进者而言，这种积累和经验构成壁垒。

  对于闪存芯片设计企业而言，打通从晶圆厂、封装厂、测试厂、整机制造商等上下游产业链，获得整合能力，是其获得发展的前提。在上游，业内高端工艺的晶圆生产线较为稀缺，为确保产品质量、控制成本和稳定的产能供应，闪存芯片设计企业需要与其主要的晶圆厂、封装及测试厂商建立紧密的合作关系。

在下游，为确保产品能顺利推向市场，需要已有客户的支持，也需要不断地拓展新客户和新渠道，积累品牌知名度。对后进者而言，市场先入者已建立的、稳定运营的产业生态链构成其进入壁垒。

  SLC NAND全球供应商分析

  国际原厂引领3D NAND 技术发展。在 NAND Flash 市场中，三星、东芝存储、镁光、SK 海力士、西部数据、英特尔这六家原厂长期垄断着全球 99%以上的份额。此外，国际原 厂持续引领着 3D NAND 技术研发，形成了较为厚实的技术壁垒。但各原厂在设计方案上 的差别将会对其产出产生形成一定影响。

  根据 64 层 3D NAND 产品相关情况，在已量产 512GB 产品中三星、东芝存储和镁光在同等容量下，其单 Die 面积也有所不同，三家原 厂单 Die 尺寸大小分别为 128.5mm²、132mm²、和 110.5mm²。在相同情况下，基于单 Die 尺寸的优势，镁光将获得更大的产能。

  目前，无论是在已量产3D NAND 产品，还是相关技术储备，国际原厂引领 3D NAND 技术发展。在产品方面，虽然部分领先厂商已经量产 128 层产品，但 96 层产品在 2020 年依然是主流产品。

  2020年11月12日，美光批量出货全球首款176层3D NAND闪存芯片，一举刷新行业纪录，实现闪存产品密度和性能上的重大提升。美光全新的 176 层工艺与先进架构共同促成了此项重大突破，使数据中心、智能边缘平台和移动设备等一系列存储应用得以受益，实现性能上的巨大提升。

  该款176 层 NAND 产品采用美光第五代 3D NAND 技术和第二代替换栅极架构，是市场上最先进的 NAND技术节点。与美光的上一代大容量 3D NAND 产品相比，176 层 NAND 将数据读取和写入延迟缩短了35%以上，极大地提高了应用的性能。美光的 176 层 NAND 采用紧凑型设计，裸片尺寸比市场最接近同类产品缩小近 30%，是满足小尺寸应用需求的理想解决方案。