NAND閃存在過去的一年中歷經(jīng)重大變革。閃存技術(shù)需要綜合考慮許多方面，在生產(chǎn)工藝、數(shù)據(jù)完整性要求、最大寫入次數(shù)等方面達(dá)成恰到好處的平衡。簡單來講，當(dāng)我們剛剛踏入2016年時(shí)，原始閃存(稱為2D NAND)的發(fā)展方式已經(jīng)接近盡頭，很難再通過精益化工藝增加單塊芯片所支持的存儲容量。

通過引入3D NAND的概念，現(xiàn)在的閃存單元可以堆疊在三維空間之中。在相對輕松的工藝要求下，將單塊芯片的容量提升48倍，從而可以在大批量生產(chǎn)過程中降低多達(dá)4倍的成本。容量的增加與價(jià)格的下降比率基于這樣的基礎(chǔ)：3D NAND中每塊芯片上各單元層的生產(chǎn)工藝仍與原先保持一致。

技術(shù)背后的復(fù)雜性

然而，對NAND閃存芯片制造商而言，事情遠(yuǎn)沒有這么簡單。首先要面對的是易失性的問題，保持這些單元層的縱向堆疊是頗具挑戰(zhàn)性的。

例如：對48個(gè)單元層的堆棧而言，縱向堆疊所允許的公差僅僅只有1度;而更多層的情況只會更糟。這引起了對3D NAND整套理念的反思。

目前芯片制造商已經(jīng)有辦法在一塊芯片上創(chuàng)建多達(dá)48或64層的堆疊塊，他們將一個(gè)堆疊放置在另一堆疊的頂部，通過垂直互聯(lián)訪問聯(lián)結(jié)各堆疊塊，從而在整體上能夠支持更多的縱向?qū)印?/p>

借助上述兩種方式，在過去幾個(gè)月我們已經(jīng)看到了64GB和1TB芯片的出現(xiàn)。1TB芯片看似能夠支持進(jìn)一步的堆疊，從而在未來12個(gè)月左右產(chǎn)生單芯片4TB，甚至8TB的存儲容量。憑借這些技術(shù)，我們很有可能在2018年9月的閃存峰會上看到100TB 2.5英寸固態(tài)硬盤。

縱向堆疊問題與技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式的改變對市場產(chǎn)生了重大影響。3D NAND的成熟將晚于計(jì)劃時(shí)間，伴隨著工廠轉(zhuǎn)向全新的流程，造成了短期芯片在市場上的供應(yīng)不足。

精準(zhǔn)堆疊以外的問題

能否精準(zhǔn)對齊并非是向3D NAND升級過程中所面對的唯一問題。在NAND閃存容量方面，三層單元(TLC)是相當(dāng)具有吸引力的技術(shù)，其將每個(gè)單元的存儲容量增加了3倍。

但是，NAND的狀態(tài)隨著使用時(shí)間會出現(xiàn)準(zhǔn)靜態(tài)特性，即每個(gè)單元可檢測到的電壓差范圍變小，使得各單元之間的電壓彼此接近，從而增加了誤讀率，這在TLC中尤其明顯，與單層單元(SLC)所具有的兩種狀態(tài)相比，TLC會有8種不同的狀態(tài)。

應(yīng)對這項(xiàng)挑戰(zhàn)涉及多項(xiàng)策略，包括隨著時(shí)間進(jìn)展進(jìn)行閥值重置、擴(kuò)展錯(cuò)誤檢測和校正代碼，并根據(jù)閥值和時(shí)序調(diào)整添加非常復(fù)雜的重試過程，其中涉及大量科學(xué)(和數(shù)據(jù))分析和經(jīng)濟(jì)可行的執(zhí)行方案。這些領(lǐng)域的積極成果大幅度提升了芯片產(chǎn)量和其支持的寫入次數(shù)。

即便如此，我們?nèi)詫⒖吹揭幌盗须A梯式SSD家族，結(jié)構(gòu)相同的成員則以讀寫速度，寫入次數(shù)和溫度范圍加以區(qū)隔。日常操作中，SSD的溫度范圍對寫操作至關(guān)重要。

上述一系列的原因?qū)е铝耸袌錾祥W存芯片的減少，NAND芯片晶圓廠必須擱置產(chǎn)能以切換產(chǎn)線。短缺情況在2016年下半年凸顯出來，固態(tài)磁盤的價(jià)格上漲了10%，并且狀態(tài)仍在持續(xù)。與此同時(shí)，隨著企業(yè)逐漸認(rèn)識到硬盤技術(shù)已經(jīng)過時(shí)，對SSD的需求急劇增加，使得問題更為復(fù)雜。

而三星公司Galaxy Note慘敗、召回和試圖更換則進(jìn)一步加劇了矛盾，目前市場上至少存在1億的芯片缺口。

曙光的來臨

局面在2017年下半年將得以改善。64層堆疊芯片的技術(shù)問題似乎已得以解決。到年中，單堆芯片將開始陸續(xù)出貨。動態(tài)RAM和NOR閃存晶圓廠將通過轉(zhuǎn)向3D NAND技術(shù)獲得到額外的閃存產(chǎn)能。到2017年年底，價(jià)格應(yīng)該回落到危機(jī)前的水平，甚至更低;到2018年，我們或?qū)⒛軌蚩吹絊SD與HDD的價(jià)格持平。

更值得一提的是，這對HDD市場或許會有重大影響。隨著2015至2016年市場需求的下降，硬盤產(chǎn)能大幅下滑，并且也很難奪回失去的市場。此外，大容量的HDD在主存儲領(lǐng)域再難有用武之地，這款曾經(jīng)以數(shù)據(jù)記錄聞名的產(chǎn)品似乎已很難跟上時(shí)代的節(jié)奏——尤其在寫操作上——完全不適合用作承載操作系統(tǒng)的驅(qū)動器，正從PC和許多服務(wù)器上漸漸淡出。

信息行業(yè)正期待著一個(gè)全新的未來，在2018年開始，30TB至100TB的大容量存儲將驅(qū)使二級存儲做出改變。

對于使用四層單元(QLC)NAND閃存取代即將普及的TLC，業(yè)內(nèi)尚有些許爭議。根據(jù)TLC物理介質(zhì)和數(shù)據(jù)動態(tài)的研究投入，用同樣的想法研發(fā)具備16種狀態(tài)的QLC，似乎是合乎邏輯的后續(xù)方向，從而進(jìn)一步降低成本、增加容量。

泛在化、極其快速的存儲將深刻改變信息技術(shù)。服務(wù)器處理能力將得以增強(qiáng)，從而降低了服務(wù)器的銷售，而擁有1000萬甚至更高IOPS(已在閃存峰會上公布)的驅(qū)動器亦將徹底顛覆目前的超融合產(chǎn)品。