在过去,NAND闪存一直在比拼半导体制程,晶圆厂通过制程演进来实现提高容量和降低价格的目标。不过由于10nm级以下的制程缩微遇到困难,大家都开始转向3D堆叠工艺,把原来通过平铺排列的记忆单元改为垂直方向堆叠扩展,这样一来就提高了存储密度,从而有助于降低单位容量闪存价格,最终使得SSD容量更大、价格更便宜。

如果说传统NAND闪存是平房的话,3D闪存更像是高楼,在单位面积下可以实现更大的居住空间(存储容量)。

三星在2013年首先实现3D闪存的量产应用,并将其3D闪存命名为V-NAND,第一代产品使用了24层堆叠,第二代实现32层堆叠。在今年上半年三星刚刚实现了48层堆叠3D闪存的商用。

三星虽然在工艺上取得领先,但在产品价格上一直采取高人一筹的策略,并没有使3D闪存的成本优势显现出来,因而越来越多的消费者期待其他几家闪存厂能够尽快加入竞争,使3D闪存真正进入实用:东芝/西数合资的Flash Forward、Intel/美光合资的IMFT以及SK Hynix都在开发3D闪存技术。

美光使用传统的Float Gate浮栅结构制造3D闪存,第一代32层堆叠的闪存已经应用在最新的MX300固态硬盘当中。从性能上看MX300并不出色,与美光技术联盟的Intel对IMFT的3D制程似乎也并不是非常上心,毕竟Intel的目标依然是革命性的3D XPoint,这项技术定位企业级应用,性能介于内存与NAND闪存之间,当然价格也比闪存贵出不少,短期内不是当前民用消费级领域能够承受的。

SK Hynix的重心在移动设备上,在SSD市场并不用心,近来只是给Intel供货一些NAND闪存,而自家的消费级SSD一直未曾走进公众视野。
东芝的3D闪存被称为BiCS(bitcost scalable),使用charge traps结构,直接竞争对手就是三星的V-NAND。与SK Hynix类似,东芝的首代3D闪存仅停留在理论领域从未量产。东芝第二代BiCS闪存已经在去年8月开始试产,并提供给合作伙伴测试,只是目前尚未见到产品商用。

下图是东芝在去年8月发布的BiCS闪存,48层堆叠,单颗容量256Gbit。

就在几天前,东芝宣布了下一代BiCS3闪存将使用64层堆叠,预计于2017年上半年实现量产。而按照目前的规划,三星到明年下半年才能实现64层堆叠,这也意味着东芝很可能将实现弯道超车。

目前在售的东芝固态硬盘产品使用的依然是15nm平面闪存,从理论上讲不如3D闪存先进,但却拥有极高的性价比。以东芝Q300 480G为例,当前京东定价769元,远低于三星850Evo 500G的1199元。即便是同样使用平面闪存的三星750Evo,也比东芝Q300贵出130元以上。480GB的容量已经足以让一些用户彻底抛弃机械硬盘了。

东芝发明了闪存结构,Intel第一个制造出闪存产品,三星用营销赢得市场,现在我们期待的则是东芝BiCS未来能给大家带来真正实惠的3D闪存。
