深入了解3D V—NAND技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

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更大的容量、更強(qiáng)的性能、更便宜的價(jià)格，SSD“白菜價(jià)”的始作俑者，一切看上去都那么美好。一切的一切都要?dú)w功于去年10月三星宣布量產(chǎn)的3D堆疊的TLC V-NAND閃存（簡(jiǎn)稱3D V-NAND），3D V-NAND為何物？它究竟能為我們帶來(lái)什么？今天我們不妨做一個(gè)討論。

3D V-NAND技術(shù)

SSD總?cè)萘康拇笮∪Q于其所采用的顆粒的數(shù)量及單個(gè)顆粒的容量（SSD總?cè)萘?單個(gè)顆粒的容量X總數(shù)量），而顆粒的容量則取決于其封裝的芯片的數(shù)量及單個(gè)芯片的容量（顆粒容量=單個(gè)芯片的容量X芯片數(shù)量）。在這種情形下，SSD容量的提升是靠提升單個(gè)芯片的容量和芯片數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其中前者需要依托相應(yīng)的技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)，因此整個(gè)SSD廠商采用的單個(gè)顆粒的容量基本相同;而后者則需要依靠更為先進(jìn)的制作工藝才能實(shí)現(xiàn)，在新工藝的支持下同樣大小的顆?？扇菁{數(shù)量更多的芯片，從而實(shí)現(xiàn)SSD容量的倍量式遞增，從先前的32GB、64GB，一直到今天已成主流的128GB、256GB。

然而芯片密度的增加并不具有無(wú)限性，制作工藝水平的提高需要較長(zhǎng)的周期，在新工藝未出現(xiàn)之前SSD無(wú)法靠增加芯片密度來(lái)擴(kuò)容。Flash芯片要想正常地完成數(shù)據(jù)的處理工作，必須依靠多次的充放電動(dòng)作才能實(shí)現(xiàn)，芯片密度過(guò)高勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致芯片間電荷干擾增大，數(shù)據(jù)讀寫延時(shí)變長(zhǎng)，數(shù)據(jù)處理時(shí)的錯(cuò)誤率提高，芯片的可擦寫次數(shù)下降。這也就是為什么有些號(hào)稱采用先進(jìn)制作工藝、容量較大的SSD在實(shí)際使用過(guò)程中，整體性能反而不如那些依然采用舊工藝、容量較小的產(chǎn)品的主要原因。

為了解決這一現(xiàn)狀，三星首次推出了3D V-NAND技術(shù)。該技術(shù)的亮點(diǎn)在于它采用立體、垂直堆疊的方式來(lái)提高顆粒中包含芯片的數(shù)量。其基本原理相當(dāng)于高樓大廈，和占地面積相同的平房相比這種發(fā)展縱向空間的做法顯然能大幅度提高芯片的容納數(shù)量（具體數(shù)量要視堆疊層數(shù)而定，三星計(jì)劃在3年后將3D V-NAND堆到100層）

3D V-NAND目前的優(yōu)勢(shì)

堆疊層數(shù)的提高最終會(huì)帶來(lái)SSD容量的成倍提升，同時(shí)由于該技術(shù)中包含的其他一些特性，使得采用該技術(shù)的產(chǎn)品還將為我們帶來(lái)很多驚喜。

拋棄了傳統(tǒng)的浮柵極MOSFET結(jié)構(gòu)，采用了用控制柵極和絕緣層將MOSFET環(huán)形包裹起來(lái)的方式，會(huì)提高產(chǎn)品的使用壽命。之前浮柵極MOSFET結(jié)構(gòu)是將電子存儲(chǔ)在柵極中，每次寫入都會(huì)消耗柵極中的電子，一旦電子用光SSD也就壽終正寢了。而現(xiàn)在則會(huì)大大提升儲(chǔ)存電荷的物理區(qū)域，特別是對(duì)TLC閃存產(chǎn)品有非常積極的意義。

更大的柵極間接觸面積會(huì)帶來(lái)更低的延遲和更高的指令運(yùn)行效率，從而能提高產(chǎn)品的運(yùn)行性能。

簡(jiǎn)化了編程階段，減少了產(chǎn)品在待機(jī)和活動(dòng)時(shí)的能耗。傳統(tǒng)的閃存是通過(guò)三個(gè)階段的編程來(lái)控制電荷的，3D閃存簡(jiǎn)化了這一流程，通過(guò)高速編程將三個(gè)階段整合為一個(gè)單獨(dú)的階段，可有效地降低控制所需的時(shí)間和復(fù)雜度，讓產(chǎn)品更節(jié)能。

圖多層級(jí)堆疊的設(shè)計(jì)能降低單位Bit所耗成本，令產(chǎn)品更具性價(jià)比。這一點(diǎn)是建立在該技術(shù)已經(jīng)足夠成熟并被廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上的，目前已經(jīng)出現(xiàn)的產(chǎn)品還未完全發(fā)揮3D V-NAND的優(yōu)勢(shì)。

3D V-NAND產(chǎn)品推薦

3D V-NAND技術(shù)為三星推出，三星是第一個(gè)將其應(yīng)用到產(chǎn)品層面的公司?，F(xiàn)在我們?cè)谑忻嫔夏芤姷降?D V-NAND SSD產(chǎn)品也僅限于三星850 EVO和850 PRO系列。

850 EVO、850 PRO分為120GB、250GB、500GB和1TB四個(gè)容量版本，主控制器是三星自主MGX、MEX主控，接口為SATA 6Gb/s，顆粒為32層3D V-NAND，連續(xù)讀取速度最高為540MB/s～550MB/s，連續(xù)寫入速度最大為520MB/s～540MB/s，整體讀寫性能高于840 EVO 10%以上，其中120/250 GB版本在隨機(jī)讀寫速度方面也較840 EVO有1.9倍的提升，使用壽命會(huì)比后者延長(zhǎng)30%左右。