基于Nand Flash的固態(tài)硬盤具有功耗低、速度快、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。相同容量的SSD固態(tài)硬盤與傳統(tǒng)機(jī)械硬盤相比仍然價(jià)格偏高；然而，基于3D NAND閃存的新型設(shè)備在存儲(chǔ)市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈。

存儲(chǔ)成本

硅片的成本與面積成正比，而且在很大程度上與它上面的東西無(wú)關(guān)。因此，NAND閃存的每字節(jié)成本取決于給定大小的芯片上可以存儲(chǔ)多少位。有幾種技術(shù)被用來(lái)提高NAND閃存的存儲(chǔ)密度。

第一種技術(shù)是縮小單元的大小。

這是由于制造工藝的不斷發(fā)展而成為可能的，這種工藝允許制造更小的特征。然而，這種收縮最終達(dá)到了極限。它還導(dǎo)致一些不必要的副作用，如更大的泄漏電流和更高的錯(cuò)誤率。

另一個(gè)創(chuàng)新是在每個(gè)單元中存儲(chǔ)更多的比特。

現(xiàn)代的閃存不再是只能存儲(chǔ)一位數(shù)據(jù)的單層單元（SLC），而是開(kāi)始在每個(gè)單元中存儲(chǔ)兩位（MLC）、三位（TLC）甚至四位（QLC）。這意味著多個(gè)水平必須精確編程和測(cè)量。雖然這種技術(shù)確實(shí)提高了存儲(chǔ)密度，但它也成為了性能降低、壽命縮短和錯(cuò)誤率升高的一種折衷方法。

移動(dòng)到第三維度——3D Nand

為了在硅片上形成一個(gè)完整的三維結(jié)構(gòu)，人們沒(méi)有在芯片表面布置一個(gè)存儲(chǔ)單元陣列，而是沉積了多層存儲(chǔ)單元。這允許在同一個(gè)表面積中有更多的存儲(chǔ)，同樣重要的是，允許更短的數(shù)據(jù)連接，從而實(shí)現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)傳輸。

3D Nand Flash仍然可以采用與平面存儲(chǔ)器相同的SLC、MLC和TLC技術(shù)，以進(jìn)一步提高可用的存儲(chǔ)密度。由于額外的存儲(chǔ)密度，3D NAND Flash可以使用這些稍舊的處理技術(shù)和更大的單元尺寸，與經(jīng)典的平面設(shè)計(jì)相比仍然具有優(yōu)勢(shì)。這些過(guò)程意味著功耗和錯(cuò)誤率都會(huì)降低。

3D NAND閃存的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？

3D NAND閃存的主要優(yōu)點(diǎn)是降低了每字節(jié)的成本。這是因?yàn)樗谛酒拿繂挝幻娣e上封裝了更多的位。因此，現(xiàn)在可以以合理的價(jià)格提供容量為1TB或2 TB的SSD。

必須承認(rèn)，這種更高的存儲(chǔ)密度帶來(lái)了成本增加：制造過(guò)程的額外復(fù)雜性。制作3D芯片需要更多的處理階段。任何一個(gè)階段的微小污染或處理過(guò)程中的微小錯(cuò)誤都可能導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法使用。這使得3D芯片的制造成本大大提高。然而，這被更高的存儲(chǔ)密度所抵消。即使芯片的制造成本是原來(lái)的兩倍，每字節(jié)的成本仍然會(huì)大大降低。

3D NAND芯片中的存儲(chǔ)單元比分散在2D設(shè)備表面的存儲(chǔ)單元靠得更近。這意味著信號(hào)不必傳輸太遠(yuǎn)，這減少了它們的延遲，并且取決于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序，可以提高內(nèi)存性能。最終，縮短信號(hào)需要發(fā)送的距離可以減少某些應(yīng)用程序和實(shí)際中的功耗。

結(jié)論

雖然就存儲(chǔ)容量和每字節(jié)成本而言，3D NAND閃存可能是正確的選擇，但有效利用3D NAND閃存在很大程度上取決于閃存控制器。這就需要一個(gè)高質(zhì)量的閃存控制器來(lái)有效地管理大的存儲(chǔ)容量，以盡量減少持久性的影響，并確保最大的使用壽命和可靠性。