什么是 V-NAND?

V-NAND代表Vertical NAND,是指闪存中使用的闪存架构。 这是一个相对较新的概念,自 2013 年三星创造出第一款采用它的产品以来,它才出现在商业制造中。

垂直 NAND 也可以称为 3D NAND,并具有带有垂直堆叠单元的存储器堆栈。 这允许特定芯片尺寸具有比其他方式更高的位密度。 这与 2D NAND 形成鲜明对比,后者是在二维矩阵中管理存储单元的传统版本。

3D 存储的优势非常简单——在同一区域有更多的存储空间,就像在相同大小的地块上,高层建筑比单层建筑可以包含更多的办公空间。 此外,由于硅芯片非常薄,将多个层堆叠在一起不会产生任何特定的高度问题。

V-NAND 的基础知识

除了其结构和 3D 形状外,V-NAND 与普通 NAND 并没有太大区别。 它的核心是一个逻辑门,通过两个(或有时更多)输入和一个输出进行操作。 多个与非门以特定方式排列以实现其目的。 NAND 最初是在 1980 年代开发的,仍然是市场上最受欢迎的闪存单元类型。 它的主要竞争对手是或非门。 虽然结构相似,但 NOR 和 NAND 单元的工作方式不同。 他们使用不同的逻辑从给定的输入中创建输出。 NOR 闪存的电路布局提供了一些优点和缺点,导致了其他用例。

与非门的输入总是以 0 或 1 的形式,并且总是至少有 2 个。在商业上,您可能会发现一个门最多有 8 个输入,但标准是两个。 根据门的真值表检查这两个输入,并根据它们生成输出。 在 NAND 门的情况下,结果(同样是 0 或 1)取决于有多少输入是 1。

如果所有输入均为 1,则与非门返回 0 作为其输出。 如果一个或多个输入为 0,则输出为 1,无论怎样。 这与 NOR 逻辑正好相反。 在那里,如果所有输入均为 0,则门返回 1。无论怎样,如果任何输入为 1,则输出为 0。

切割 Edge 与非

到目前为止,该技术已进入第 8 代。 截至 2022 年 11 月,Vertical NAND 闪存的最高性能版本是三星的 1 TB 三级单元 V-NAND。 它具有迄今为止任何 V-NAND 的最高位密度和最高存储容量。 作为实施这一最新一代闪存单元的直接结果,下一代服务器系统(它们的主要用途)将能够以更小的占用空间访问更多存储。

在 2D NAND 中的单一层之上增加额外的层自然会提高容量和性能。 假设 2D NAND 中的给定区域有一百个存储单元。 V-NAND 可以,对于 example,通过将三层堆叠在一起,将三百个存储在同一空间中。 然而,现代 V-NAND 使用数百层,显着增加了存储容量。 当然,仍有一些限制,但 3D NAND 已被证明是旧 2D 版本的可行替代品。 除了上面提到的 Tb 版本,目前大多数商用 V-NAND 芯片都有 256Gb 或 512Gb。 毕竟,这项技术本身还是比较新的。

结论

V-NAND 是一种闪存专用技术。 它涉及将多个 NAND 存储器芯片垂直堆叠在一起,并在层之间具有适当的连接性。 它允许闪存容量成倍增加,同时保持相同的占用空间,而无需显着改进节点。 将裸片堆叠在一起增加了闪存芯片的高度。 然而,每个芯片都足够薄,即使有数百层,总高度仍然可以忽略不计。

这种存储密度的显着增加对于存储容量来说是极好的。 然而,特别是对于超标量,密度增加提供了特定的好处。 在增加存储容量的同时减少所需的服务器机架数量有助于降低整体功耗。 V-NAND 相对于常规 NAND 存储器的容量优势导致 NAND 被完全取代。