NAND存储芯片有几种?分别特点是什么?东芯的SLC NAND处于什么位置?

用户头像
快兔充电
 · 浙江  

NAND闪存主要根据每个存储单元存储的比特数(单元结构)和堆叠方式(架构)进行分类,不同种类的NAND在成本、性能、耐用性、容量方面有显著差异。

以下是主要的分类及其特点:

一、按每个存储单元的比特数分类(核心类型)

这是最基础的分类方式,直接决定了存储密度和基础性能。

1. SLC

· 全称:单层单元

· 特点:

· 性能极高:读写速度最快,延迟最低。

· 耐用性极强:可擦写次数最高,通常达到10万次以上。

· 可靠性最高:数据保持时间长,错误率低。

· 成本极高:每个单元只存1比特数据,存储密度最低,单位容量成本最高。

· 应用场景:高端企业级SSD、工业控制、航空航天等对可靠性和性能要求极端苛刻的领域。

2. MLC

· 全称:多层单元

· 特点:

· 性能高:读写速度、延迟表现优秀。

· 耐用性强:可擦写次数约为3000 - 10000次。

· 成本较高:每个单元存储2比特数据,密度是SLC的2倍,成本低于SLC,但仍较高。

· 应用场景:早期的高端消费级SSD和企业级SSD,现已逐渐被TLC/3D NAND替代。

3. TLC

· 全称:三层单元

· 特点:

· 性能与耐用性一般:读写速度、延迟、耐用性(可擦写约1000 - 3000次)均低于MLC。

· 成本低:每个单元存储3比特数据,密度高,单位容量成本优势明显。

· 依赖技术优化:需要依靠SLC缓存、更强大的主控纠错算法来提升实际使用体验和寿命。

· 应用场景:目前消费级市场的主流,包括绝大部分的固态硬盘、手机、平板电脑等。

4. QLC

· 全称:四层单元

· 特点:

· 容量最大,成本最低:每个单元存储4比特数据,存储密度是SLC的4倍。

· 性能与耐用性较弱:读写速度(尤其是写入)更慢,延迟更高,耐用性最低(可擦写约150 - 1000次)。

· SLC缓存依赖性强:严重依赖大容量SLC缓存来维持“爆发式”的写入速度,缓存用尽后直写速度会显著下降。

· 应用场景:追求大容量、低成本的消费级存储,如大容量SATA/SATA SSD、游戏存储盘、归档型硬盘。

5. PLC

· 全称:五层单元

· 特点:

· 容量和成本优势极端:理论存储密度最高。

· 性能与耐用性挑战巨大:每个单元有32种电压状态,对读写精度、纠错和耐久性要求极高,目前尚未大规模商用。

· 应用场景:未来可能的超低成本、超大容量存储,主要用于冷数据存储。

---

二、按堆叠架构分类(关键技术演进)

1. 2D/Planar NAND

· 特点:早期的平面结构,所有存储单元都平铺在硅晶圆表面。

· 瓶颈:随着制程微缩(如从50nm到15nm),单元间干扰加剧,可靠性急剧下降,难以继续提升容量和降低成本。

· 现状:已被淘汰。

2. 3D NAND

· 特点:当前绝对的主流技术。通过将存储单元像摩天大楼一样垂直堆叠起来,极大地增加了单位面积的存储密度。

· 优势:

· 不再依赖制程微缩:转向增加堆叠层数(目前已达200层以上,未来向500层以上发展)来提升容量。

· 性能与可靠性提升:可以使用更成熟的制程工艺,单元尺寸更大,干扰更小,可靠性和耐用性相比同代的2D NAND更好。

· 成本持续下降:通过增加层数,单位比特成本持续降低。

· 重要说明:现在常说的SLC/MLC/TLC/QLC,实际上都是基于3D NAND技术制造的。例如,“3D TLC NAND”是当前消费级SSD的标准配置。

---

总结与对比

类型 比特/单元 优点 缺点 主要应用

SLC 1 bit 性能顶级,寿命极长,可靠性最高 成本极其昂贵,容量密度低 企业级、军工、工业

MLC 2 bits 高性能,长寿命,可靠性好 成本较高 旧款高端SSD,企业级(已逐步退出)

TLC 3 bits 成本效益高,容量大,性能满足日常需求 寿命和性能弱于MLC,需技术优化 消费级市场绝对主流

QLC 4 bits 容量最大,单位成本最低 寿命最短,写入性能较差 大容量消费级存储,归档盘

PLC 5 bits 理论容量/成本比最优 寿命和可靠性挑战极大,尚未成熟 未来冷数据存储

重要趋势:

· 3D堆叠是基础架构,所有类型都基于此发展。

· 通过更先进的制造工艺(增加层数) 和更智能的主控与固件算法(如SLC缓存、LDPC纠错),TLC和QLC的实际使用体验已能满足绝大多数消费者的需求。

$比亚迪股份(01211)$

$天普股份(SH605255)$

$东芯股份(SH688110)$

· 对于普通用户而言,3D TLC NAND提供了最佳的综合性价比,是目前购买SSD的首选。QLC适合对容量敏感、对持续大文件写入性能要求不高的用户。