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2023年NAND發展概況:層數增加,QLC改進

2024年01月15日 首頁 » 熱門科技

對於NAND閃存存儲來說,2023年可謂過山車般跌宕起伏的一年。隨著周期性衰退的結束,閃存出貨量先是下降,而後又快速恢復。供應開始通過擴展3D層數和QLC閃存來提高成本效益,但PLC及其他更激進的每單位高bits閃存卻令人失望。

2023年伊始,一眾NAND製造商因供應過剩、需求疲軟而收入低迷。但隨著產量削減和客戶逐漸耗盡現有庫存,市場需求又開始再度攀升。

NAND代工製造商通過進一步提升3D NAND層數來打造更高容量的閃存晶片,藉此降低了每GB閃存生產成本。因此在2023年中,我們見證了這波從218層起步的閃存層數升級。

三月:SK海力士在會議上發表了300層以上NAND技術論文,鎧俠與西部數據也拿出了自家218層NAND。

五月:美光打造出232層QLC SSD。

八月:SK海力士推出321層NAND,三星推出300層NAND,隨後又公布430層方案。

十一月:長江存儲率先出貨232層QLC NAND。

十二月:美光推出232層工作站SSD。

2023年NAND發展概況:層數增加,QLC改進
美光232層NAND示意圖。

各大廠商均開始單獨製造NAND控制邏輯,並將其放置在晶片的底部或頂部。

標準SSD使用TLC(三層單元)閃存,但SK海力士子公司Solidigm和長江存儲等廠商則專注於開發QLC(四層單元)NAND,並通過超額單元配置和更好的寫入周期管理功能來補償QLC較低的寫入周期壽命。

DDN、NetApp和VAST Data等存儲陣列供應商利用QLC閃存以更低的每TB成本帶來更高的全閃存陣列容量,這也讓SSD陣營能夠更好地與磁盤驅動器陣列展開競爭。

繼2022年的嘗試之後,今年各大閃存廠商都沒有發布關於五層單元(每單元5 bits)乃至更進一步的技術公告。這樣的層數設計似乎缺乏現實意義,因為6層和7層技術需要配合低溫冷卻,且寫入壽命和讀取速度也會隨之下降。

這一年中,SSD存儲容量有所增長,超過了磁盤驅動器容量,其中Solidigm處於領先地位。作為SK海力士的子公司,Solidigm推出了採用QLC閃存的61.44 TB D5-P5336 SSD產品。相比之下,其他SSD廠商的最大驅動器容量也僅在30 TB上下。但無論如何,這樣的容量水平也仍然領先於磁盤驅動器。截至2023年底,採用傳統記錄技術的磁盤驅動器容量僅為24 TB,而通過犧牲寫入速度換取容量的疊瓦記錄技術也不過將容量提升至28 TB(來自西部數據)。而且在2024年內,我們可能會看到來自其他廠商以及Solidigm的更多60 TB SSD。

2023年NAND發展概況:層數增加,QLC改進
採用EDSFF E1.S外形設計的Solidigim D5-P5336 SSD。

EDSFF外形尺寸開始出現,但其流行程度還不足以取代經典的M.2(口香糖式)與U.2(2.5英寸托架式)外形。

此前西部數據則有意收購或兼併其NAND合資夥伴鎧俠,但最終未能順利完成。作為通過貝恩財團對鎧俠進行投資的出資方,SK海力士對這項併購計劃表達了強烈反對。

西部數據今年計劃將其磁盤驅動器與NAND晶圓代工/SSD業務拆分開來。

來自中國的長江存儲在這一年中成功克服了美國的技術出口障礙,生產出232層NAND。如果能夠延續這波良好勢頭,那麼2024年內與鎧俠和西部數據一道發布300層以上NAND技術也在情理之中。目前,鎧俠與西部數據的BiCS 8技術已經達到218層的水平,但三方均落後於美光、三星和SK海力士。而如果不出意外,鎧俠和西部數據在2024年內應該會公布BiCS 9 NAND計劃並成功突破300層大關。

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