固态硬盘难产的新王者

来源:用户上传      作者: 本刊编辑部

　　固态硬盘什么时候才能取代传统硬盘呢？
　　要回答这个问题，我们得从固态硬盘厂商，不，应该说是3家著名IT企业的技术进步说起。
　　第一个要被提到的是蓝色巨人IBM（国际商用机器公司），它在包括硬盘、处理器、打印机、个人电脑等在内的诸多领域都是开创者或举足轻重的一员。1956年，使用了50张24英寸盘片的IBM 350 RAMAC问世，它的容量仅为5MB――是目前最大容量家用硬盘的1/600000，这一年也被认为是硬盘元年。从此，无论盘片尺寸如何变化，马达转速如何攀升，但温彻斯特硬盘的基本结构却一直保留了下来。此后，IBM又相继发明了MR（磁阻）、GMR（巨磁阻）磁头等先进技术，在很长一段时间里引领着技术潮流。不过，由于硬盘的利润日渐微薄，2003年1月，IBM将硬盘事业部门卖给了日立――它已经敏锐地预感到硬盘未来的走势。新成立的日立环球存储科技（HGST）是全球第三大硬盘制造商，还整合了IBM和日立的技术优势，将垂直记录技术等新技术继续发扬光大。不过，2011年3月，HGST又被日立卖给了西部数据。此前，东芝和富士通的传统硬盘业务也进行了整合收缩，这样硬盘业界正式进入了两强争霸时期――收购了HGST的西部数据，和此前整合了迈拓、昆腾（被迈拓收购），又刚刚收购了三星硬盘的希捷。与此形成鲜明对比的是，在鼎盛时期的1986年，硬盘企业竟有76家之多。
　　尽管随着并购，企业的数目不断缩减，但硬盘技术的进步却从未停止。在被收购之前的2010年，HGST已经应用了第六代垂直记录技术（Z5K500，单个2.5英寸盘片容量500GB），并且领先于希捷研发的热辅助磁记录技术。在垂直记录技术潜力逐渐枯竭之时，热辅助磁记录技术将把硬盘容量推向10TB的级别。由于用户对大容量存储的需求始终存在（比如一部H.264格式的1080p电影容量大约十几GB，Windows 7也需要大约40GB~50GB的硬盘空间才能流畅地运行），而且目前硬盘是唯一能够在所有用户都能够接受的成本范围内，提供足够高速度和足够大容量的存储介质，因此硬盘的生命力仍然显得相当顽强。
　　除了对硬盘技术的贡献外，IBM还在半导体制造工艺中率先取得了多项革命性的突破，比如2007年发表的气隙（Air Gap）技术。英特尔和美光在3年之后将这一技术用于25nm工艺NAND芯片的制造，它将是NAND未来一段时间超越摩尔定律发展（每12~15个月更新一次制程）的坚强保障。
　　第二个要被提到的是半导体巨头英特尔。尽管NAND闪存的市场占有率远远不如三星（大约40%）和东芝（大约33%），但很长一段时间里，英特尔是业内唯一同时拥有NAND生产能力（美光和英特尔的合资公司IMFT，市场占有率约12%）、高性能主控芯片开发能力和闪存标准主导权的公司。此外，它还占有全球PC处理器市场80%以上的份额。三星、东芝和英特尔等公司操纵着闪存的标准，引领着闪存工艺的进步，它们对闪存的投资，是固态硬盘市场的晴雨表――只有闪存的产量持续增加、容量持续增大、价格持续下降，固态硬盘才有普及的希望。尽管在产量上还远不及东芝和三星，但英特尔-美光的技术和实力却着实不可小视，它们是NAND闪存领域的“鲶鱼”，不但在工艺方面多有创新，领先进入30nm和20nm时代，而且还促进了NAND业界的整合。
　　主控芯片的开发也是固态硬盘的重中之重。在传统硬盘的时代，不同公司同时期同容量的硬盘，性能也基本相似；而在固态硬盘时代，主控芯片决定着性能。同样容量，同样规格闪存颗粒，不同主控芯片的固态硬盘，既可能是数百MB/s速度、上万次IOPS的“火箭车”，也有可能是数十MB写入速度、数百次IOPS的“牛车”。高性能主控芯片的拥有者，才有希望走向成功。尽管没有哪家的主控芯片可以做到堪称完美，但不得不提及的是英特尔的主控芯片，这款芯片自从2007年开始一直坚守阵地，直到今天最新的320系列SSD产品依然在使用它，其性能也可圈可点，即使面对最新款的主控也不落下风。这不由得令我们想起乒坛常青树――瑞典老将瓦尔德内尔。
　　第三个要被提及的是大名鼎鼎的苹果――目前智能手机和平板电脑的霸者。尽管它既不生产硬盘，也不制造闪存和主控芯片，但智能手机和横空出世的平板电脑（仅仅苹果iPad的年销量就是数千万台）大量吞噬了闪存的产能。据预测，2011年的闪存需求量将是2010年的3.8倍，其中苹果仍占大头。如此旺盛的需求也导致闪存的价格一直居高不下，固态硬盘普及也变得遥遥无期。一些分析机构预测，到2013年，NAND闪存的50%将被移动设备消耗掉，而固态硬盘消耗的NAND闪存则只占10%，虽然这已经好于2010年的4%左右的份额，但与2007年预测2011年固态硬盘将消耗27%的NAND产能相比相差甚远。
　　尽管如此，一个利好消息是各大厂商也在建设新的工厂以提高产能，根据ISSCC 2010提交的各大厂商在工艺改进和新建工厂方面的报告，分析家认为2013年每GB闪存的价格将从现在的1.6美元下降到0.65美元，届时一块120GB的固态硬盘售价将下降到80美元左右，呈现普及之势。但这一假设的前提是苹果等厂商不会再推出平板电脑这样用掉大量闪存，并吸引大量消费者的新产品。
　　总而言之，用户对大容量存储的需求和硬盘本身不断改进，固态硬盘自身还存在种种不足，其他设备对闪存的大量消耗导致价格居高不下这3个因素综合起来，是导致固态硬盘还迟迟无法“接班”的原因。
　　早期的固态硬盘在容量和速度方面都不如传统的温彻斯特硬盘，但随着固态硬盘技术，特别是主控芯片技术的进步，固态硬盘的速度发生了翻天覆地的变化。近年来，以英特尔PC29AS21系列和SandForce SF1000系列为代表的高性能主控芯片将面向消费市场的固态硬盘读写速度提高到200MB/s以上，面向企业市场的固态硬盘甚至达到500MB/s的速度和数万次IOPS的表现。固态硬盘速度的飞速提升也迫使面向硬盘的SATA 3Gb/s接口很快开始向速度达到6Gb/s的第三代SATA接口转移，更高速的PCI-E总线也已经在使用之中。
　　2010年底到2011年初，一系列固态硬盘相关技术更新令我们目不暇接――在NAND闪存芯片层面，全新的ONFi 3.0和Toggle DDR 2.0接口标准不但将闪存接口速度提高到400MB/s的水平，还在基础架构定义、通道数量优化、校验等方面进行了大量改进，两种接口标准谁将成为JEDEC接纳的闪存标准，也许很快就要见分晓。在主控芯片方面，以SandForce SF2000系列芯片为代表的新一代主控已经把固态硬盘的速度标准提高到500MB/s的级别，更高端的型号则可以轻松突破GB/s大关。在硬盘接口方面，为了满足固态硬盘狂飚的速度，从企业级应用到笔记本电脑的各类平台都在酝酿推出更快的接口标准。同时，24/25nm制造技术也已经实用化，能进一步大幅降低NAND闪存芯片成本，20nm工艺NAND也将在今年下半年量产。
　　固态硬盘无限风光的同时，传统硬盘的生命力依然顽强：它们的出货量每季度依然有上亿块之多，远远超出固态硬盘，存储密度和速度也不断提高。不过，近年来传统硬盘的利润下滑，市场缩减也是不争的事实，在需要高吞吐量的企业领域，高IOPS的固态硬盘已经将传统硬盘杀得几乎毫无还手之力，主流桌面和移动电脑上，固态硬盘的身影也不断显现。在此形势之下，第三大硬盘生产商日立环球存储技术（HGST）被出货量排名第一的西部数据所收购，将与刚刚收购三星硬盘的另一巨头希捷，形成两强争霸的格局――风起于青萍之末，这次收购影响到未来固态硬盘的走势……

　　对于固态硬盘而言，这是最好的年代：技术的进步使得它面对传统硬盘的竞争力越来越强势；这又是最坏的年代：一方面老对手传统硬盘依旧在顽强抵抗，另一方面NAND在制程升级、存储密度提高的过程中，寿命和稳定性表现不佳的矛盾越来越突出，以至于在很大程度上抵消了高速发展带来的好处。但无论如何，随着这些技术的进步，固态硬盘的发展也翻开了新的一页――一个崭新的战国时代来临了。
　　ONFi 3.0与Toggle DDR 2.0：闪存标准之争
　　闪存接口标准的话语权之争不仅仅关系到固态硬盘市场，更关系到整个NAND闪存市场未来的态势。目前，英特尔为主导的ONFi阵营和东芝三星联盟正为下一代闪存接口展开激烈的竞争，前者得到众多厂商的支持，后两者则拥有70%以上的NAND闪存产能，双方可谓旗鼓相当。
　　ONFi 3.0：英特尔再祭法宝
　　“顶级的企业负责标准的制定”是IT业界颠扑不破的铁律，主导标准的企业才能始终居于残酷的食物链顶端，让其他厂商围绕自己起舞，在这一方面，英特尔深谙制胜之道。
　　ONFi的发展简史
　　早在2006年，涉足 NAND业界不久的英特尔就倡议制定“开放式非易失性存储界面（ONFi）”，并联合美光、海力士等厂商成立了ONFI组织，于2006年5月推出了ONFi 1.0规范。这一规范规定的NAND闪存采用区块结构存储，传输速度达到50MT/s（T=Transfer， 传输次数，也就是每个NAND通道50MB/s）。到2007年第二季度，传输速度达到ONFi 1.0标准3倍的ONFi 2.0标准（DDR）推出，每个NAND通道的传输速度达到133MT/s，随后在2008年第三季度更新的ONFi 2.1版本则把这一速度提高到200MT/s。2009年年初，ONFi 2.2标准发布，它的传输速度没有变化，但在逻辑单元（LUN）重置、增强写入页寄存器清除和静态电流测量标准等方面有一定的更新。2010年8月，ONFi 2.3标准也在闪存峰会上正式宣布，它加入了纠错码卸载功能（EZ-NAND协议）。从ONFi 2.1开始，ONFi工作组与JEDEC组织协作以进一步推进这一标准。截至2001年3月，ONFi工作组已经拥有上百家成员，几乎囊括了除东芝和三星之外的所有相关企业。
　　ONFi 3.0的出现
　　早在2010年5月的北京IDF上，英特尔和ONFi工作组就已经报道了ONFi 3.0标准的开发工作。2011年3月17日，ONFi工作组推出了正式版本的ONFi 3.0标准，这一标准将NAND闪存接口的传输速度提升到了400MT/s（每个通道400MB/s），是ONFi 2.2的两倍，为新一代面向高速应用的闪存提供了标准。从目前ONFi工作组披露的资料来看，ONFi 3.0能够达到每通道400MB/s的传输速度依赖于三大法宝，通过采用更短的信道，传输速度可以达到266MT/s；通过采用更宽的信号间距，传输速度可以达到333MT/s，最后再加上片内终止技术，就可达到400MT/s的传输速度。
　　片内终止技术
　　片内终止技术是ONFi 3.0得以达到400MT/s传输速度的重要技术。所谓片内终止，指的是利用逻辑单元（LUT）来做为卷的终止器。如果是逻辑单元作为本身卷的终止器，则称为目标终止，如果作为其他卷的终止器，则称为非目标终止。在初始化时，每个逻辑单元都会根据它即将终止的卷来做相应的设置。当指令发到一个卷的时候，对应的逻辑单元将跟踪指令的状态，并在数据传输结束的时候及时终止。
　　EZ-NAND协议
　　EZ-NAND是Error Zero NAND的简写，这一协议将NAND闪存的纠错码管理由主控芯片中转移到闪存自身，以减轻主控芯片负担。在ONFI 2.2及之前的版本中，闪存芯片自身并不负责纠错，纠错任务是由主控芯片负责，但我们目前使用的NAND闪存都是浮栅式设计，随着闪存工艺的进步，闪存的单元尺寸越来越小，每个浮栅中储存的电子也越来越少，这就意味着更高的位误码率。为了保证系统的可靠性，必须大幅度提高ECC纠错能力。这样，随着闪存工艺的进步，主控芯片的负担却越来越大。更为不幸的是，当闪存制造工艺从34nm进化到25nm，乃至未来的10nm级别之后，所需要的ECC纠错能力几乎是呈指数性增长，这对主控芯片的性能影响是灾难性的，因为所有闪存芯片的纠错都要由它处理。因此将纠错码的管理转移到闪存芯片已经势在必行。
　　虽然ONFi 2.3版本中已经加入了部分EZ-NAND的支持特性，但ONFi 3.0版本中仍未将其作为强制标准，也就是说目前ONFi 3.0还不会全面支持EZ-NAND，这可能是因为目前速度、容量和成本依然是固态硬盘的第一要务，而集成ECC无疑会增加闪存的成本。EZ-NAND目前已经有商品化的产品面世，比如美光的ClearNAND，由于采用标准的ONFi接口，设计者可以轻松解决兼容问题。ClearNAND分为两个版本，一个是仅支持ONFi 2.3的标准版，只能使用非同步传输（50MT/s）和4路命令队列，速度较慢；一是支持未来ONFi 3.X的增强版，可使用同步传输（200MT/s）和16路命令队列，速度较快。从目前来看，EZ-NAND可能将首先用于企业级别产品中，2014年之后，当10nm级别工艺普及后，EZ-NAND将普及到全线产品。
　　Toggle DDR 2.0：东芝和三星的秘笈
　　出于市场话语权的考虑，东芝和三星拒绝了ONFi的邀请而另起炉灶，从Toggle DDR 1.0规范起，东芝和三星的NAND闪存接口达成了统一。有意思的是，尽管Toggle和ONFi两个标准不能物理兼容，但它们的技术指标却大同小异。
　　Toggle DDR 2.0的技术指标
　　2010年7月，东芝和三星宣布，合作开发完成了高速的NAND闪存标准Toggle DDR 2.0，这一接口的传输速度同样也达到了400MT/s，而它的上一代――Toggle DDR 1.0的速度则与ONFi 2.0一样，都是133MT/s。与ONFi 2.0和Toggle DDR 1.0一样，它也支持低至1.8V的VCCQ电压。由于目前尚未得到Toggle DDR 2.0的详细技术资料，我们很遗憾不能为读者进一步介绍这一接口的技术细节。不过可以确定的是，它的技术指标与ONFi 3.0是相似的，同样也会支持ECC片上纠错功能――就在美光发布25nm工艺Clear NAND（2010年12月初）不久，东芝也宣布推出24nm工艺的Smart NAND（2011年4月初），充分显示了闪存业界竞争的激烈程度。
　　两阵营的冲突
　　从物理规格来看，东芝和三星支持的Toggle平台与英特尔等厂商支持的ONFi平台已经再无妥协的可能。从ONFi 2.0和Toggle DDR 1.0开始，两大阵营已经不可避免地出现了正面的冲突。在标准确立之初，两大阵营都各自与JEDEC合作，争取将自己提出的方案确定为最终标准。但从目前来看，ONFi阵营人多势众，而东芝和三星则占有将近80%的NAND市场，双方正可谓势均力敌。
　　不过，由于双方的指标都差不多，而且固态硬盘的接口标准是统一的，因此NAND的标准之争对固态硬盘用户而言几乎没有什么影响，但对于主控芯片和固态硬盘厂商而言，它们显然更欢迎统一的标准。从两者的进度来看，ONFi无疑占了先机，但东芝和三星的进度显然也不慢，继去年量产Toggle DDR型NAND之后，Toggle DDR 2.0的量产也在紧锣密鼓地进行。

　　从30nm到20nm
　　只有闪存的价格降低，固态硬盘的价格才能降低。可喜的是，闪存工艺的更新一直以超越摩尔定律的速度进行。随着各大厂商的制程全面转向20nm级别，闪存的价格有望再创新低。此外，此前难以用于固态硬盘的TLC（Triple-Level Cell）也有望被固态硬盘厂商所接纳。
　　激烈的竞争
　　与CPU领域一样，NAND闪存同样也存在着制程的竞争――由于NAND闪存的需求十分强劲，从某种意义上来讲，这种竞争更加激烈，参与的厂商主要包括三星、东芝、英特尔-美光和海力士。在最近的30nm级别和20nm级别工艺的竞赛中，英特尔-美光目前取得了领先――他们在4月份宣布制成了20nm工艺的64Gb NAND闪存芯片。但这种优势的存在只是片刻，其他竞争者制程改进的速度不可小觑。
　　与处理器的工艺进步带来性能的提升不大一样的是，NAND闪存的工艺提升主要着眼点在于降低成本。比如NAND闪存工艺从30nm级别过渡到20nm级别，其主要性能指标不升反降，甚至在开始阶段部分厂商以“技术上尚未成熟”为理由，对20nm级别工艺的闪存应用采取了观望的态度。官方的数据也说明了这一点，比如英特尔的25nm NAND闪存在写入速度等指标上比34nm工艺闪存略差。不过借助接口以及主控芯片的改进，大部分由25nm工艺闪存制造的固态硬盘性能反而得到了提升。英特尔最新的SSD 320系列与X25-M G2系列相比，主要性能均有一定的改善。仅仅在读取延迟和写入延迟指标上有所下降，这也和25nm工艺NAND的读写速度比34nm工艺NAND慢有关，但与50nm工艺NAND相比，25nm工艺NAND的性能并不差。
　　Air Gap技术实用化
　　20nm级别工艺是目前最先进的半导体制造工艺之一，各厂商在此级别工艺中都应用了自家的最先进技术，其中最值得一提的就是Air Gap技术。Air Gap技术的中文字面意思是“气隙”，是一种超低介电常数技术。尽管IBM已经在2007年用这一技术试制了Power6处理器，并预期于2009年投入商业化应用，但最早商业化应用这一技术的还是IMFT，在2010年IDEM会议上，英特尔和美光发表了一篇论文，确认他们的25nm工艺NAND使用了Air Gap技术。
　　Air Gap技术的字面意思是“气隙”，但实际上该技术并非是真的“空气隙”，而是利用嵌段共聚物的自组装现象，在电路中的铜线之间形成上百亿个纳米级别的微相分离区，再去除这些聚合物，而形成的真空绝缘层――这是最理想的低介电常数绝缘物。需要注意的是Air Gap的尺寸及分布，这可能会影响芯片的机械强度以及可靠性。IBM声称，通过这一技术，可以将芯片的运行速度提高35%，并且将能耗减少15%。
　　英特尔-美光的Air Gap技术与IBM的技术类似，根据他们的论文，25nm工艺NAND存储单元的半间距在字线方向为24.5nm，在位线方向为28.5nm。存储单元面积为0.0028μm2，图中A、B、C 3张透射电镜照片分别显示了整串、活性区域和字线切面方向的结构。其中图中C的左下角和右下角的明显亮带就是气隙。E和F两张电镜照片则分别显示了字线切面方向和位线切面方向的微电路结构，可见连线间均有明显的气隙间隔，这些真空带的介电常数很低，能够有效降低线间的电容，从而减少干扰。据称在25nm工艺中使用气隙技术可以减小30%的位线电容，使总干扰降低23%。
　　不仅仅是IMFT，从2007年开始，包括海力士在内的多家公司都报道了气隙技术的开发，目前我们尚不清楚这些公司在它们自己的20nm级别工艺NAND闪存芯片制造中是否也应用了这一技术，但可以肯定的是，气隙技术将是未来几代NAND闪存得以发展的重要技术之一。
　　20nm级别工艺的其他进步
　　各厂商的20nm级别工艺都应用了一些最先进的制造技术，比如IMFT的25nm工艺结合使用了193nm浸入式光刻、自对准双重曝光（SADP）、浅沟道隔离间隙填充（STI）等先进技术，它们对25nm工艺的成功实现至关重要。以STI技术为例，它确定了使用宽深比1:7的沟槽，这个值经过了充分的优化，以避免出现结构性弯曲，图中D就是未经优化的沟槽，与B相比，它的顶部出现了结构性弯曲。通过一系列先进技术，25nm工艺NAND的存储密度已经达到了480MB/mm2，这一数值是34mn工艺NAND的2.05倍。此外，它的存储空间效率也达到了79%。
　　冲向20nm
　　在25nm工艺NAND芯片供货之后不久的2011年4月，英特尔和美光又进一步发表了20nm NAND闪存制造工艺，这也是本文截稿时为止，最为先进的浮栅式闪存制造工艺。采用这一工艺制造的64Gb NAND闪存芯片面积仅为118mm2，比25nm工艺进一步缩减了30%。这种芯片将由IMFT在犹他州的Lehi工厂生产，并在今年下半年供应市场。据信，20nm工艺是IMFT 25nm工艺的改进版本，通过一系列优化，20nm制程NAND的耐久程度达到了与25nm NAND一样的5000次水平（50nm为大约10000次，而30nm级别为5000~6000次）。英特尔-美光表示，这款产品“仍然使用原有的设备进行生产”，并将推出16Gb~128Gb的产品。不过，20nm左右已经是目前193nm光刻技术的极限，想要进一步减小存储单元尺寸，就只能指望极远紫外线（EUV）光刻技术了。
　　突破瓶颈
　　20 nm工艺在达到193 nm光刻技术极限的同时，也几乎已经达到目前浮栅式MLC NAND的极限，进一步提高NAND的存储密度、增加存储可靠性的可行方案有3类。
　　从MLC到TLC
　　顾名思义，TLC NAND在每个存储单元中可以存储3bit的数据，理论上的存储密度可以比MLC NAND（每Cell存储2bit数据）再提高1.5倍。TLC NAND最早由东芝公司开发，2009年正式量产上市，随后，三星也加入了这一战团。目前，英特尔-美光已经量产了25nm工艺的TLC NAND，三星也在2011年年初开始出货32nm制程的TLC NAND。TLC NAND的大量面市立即导致存储卡和U盘价格的一路下跌，但对于嵌入式存储和SSD价格却没有影响――TLC的响应速度、可靠性和可擦写寿命尚不能用于这些要求速度较快的固态存储，特别是目前TLC NAND的写入寿命几乎都不超过1000次。
　　技术的发展可能会使TLC也能够成为用于SSD的低阶选择，著名的主控芯片生产商SandForce去年声称它们的超长寿命技术可以应用于TLC NAND，使之可以用于SSD，如果这一技术能够推广应用，SSD的成本将会进一步下降。
　　从浮动栅极到电荷阱
　　目前我们应用的NAND闪存都是浮动栅极型的，它拥有两个栅极，一个是传统意义上的栅极，有电气连接，这个栅极被称为控制栅；另一个是无连线的，包裹在硅氧化物中的介质中的栅极，被称为浮动栅。利用浮动栅上是否存储电荷以及存储电荷的多少来改变晶体管的阈值电压，从而改变晶体管的外部状态，这就是它存储的基本原理。由于浮动栅极是导体，随着存储元件的微细化，浮动栅之间的耦合、电子的泄漏等问题的困扰也越发严重，因此不少分析人士认为，20nm节点将是目前浮动栅极型NAND的极限，解决这些问题的办法是改变NAND存储单元的结构。

　　目前前景最被看好的是电荷阱型，也称电荷捕获型NAND。电荷捕获型结构早在上世纪60年代就已经被提出，它的核心结构是一种半导体-氧化物-氮化物-氧化物-半导体（SONOS），或者金属-氧化物-氮化物-氧化物-金属（MONOS）的夹心结构，电荷就存储在氮化物层中。由于氮化物是非导体，由此造成的电子泄漏将比导体之间的泄漏小很多。近年来根据这些基本结构又提出了一些改进型的电荷阱非易失性存储元件，比如IMFT的二氧化硅-氮化硅-三氧化二铝-氮化钽结构以及BE-SONOS（能带隙-SONOS）等等。目前在电荷阱型闪存商业化方面走在前列的是Spansion和Eplda，二者拥有已经商业化的MirrorBit ORNAND电荷阱存储器（基于SONOS结构），目前Eplda出货的最大容量是4Gb型。一些分析家认为，电荷阱型NAND将是10nm级别工艺节点的最佳选择。电荷阱型NAND的速度可以比浮动栅型快1倍以上，并且也能够实现多值化――目前可以做到每单元（Cell）4bit，而未来则能达到5bit或6bit存储密度。
　　从平面到3D
　　将元件结构由平面改为三维也是业界对未来集成电路的共识，只是在时间节点上各家都有不同的看法。随着10nm级别时代的到来，平面型晶体管不可避免地会遇到瓶颈，3D化或许是最好的选择。在NAND领域，目前的热门方向是将3D化和电荷阱技术结合起来，不但可以使电路能够进一步简化，还能够取得速度、容量等方面的平衡，在这一方面，东芝、三星和IMFT等公司均投入了大量精力，并取得了不少令人瞩目的成果。2007年，东芝提出了Bit Cost Scalable（BiCS）TFT SONOS技术，并在2009~2010年的各大微电子类会议上，发表了一系列3D NAND的文章。目前比较令人瞩目的技术除了东芝的BiCS SONOS之外，还包括三星的Vertical Stacked Array Transistor（VSAT）等等，在VLSI 2010 上，我国台湾旺宏电子提出的使用无接触包埋通道的BE-SONOS器件构建的8层三维堆叠垂直栅极TFT NAND的论文还被选为VLSI焦点论文。
　　在欣喜地看到这些进展的同时，我们也应该注意到，3D化技术还远远谈不上成熟，它的商业化可能还要等2~3年之后。未来业界究竟采用何种方案，我们将拭目以待。
　　CHIP结论
　　技术的进展使得NAND的成本不断下降，这为固态硬盘的普及铺平了道路。与此同时，主控芯片和接口技术的进步则为固态硬盘提供了高速的助推器，在很大程度上可以弥补之前所提及的因制程提升而带来的性能及可靠性下降。敬请期待下期前沿技术文章：固态硬盘的新战国时代（下）。

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