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了解 NAND – 非易失性存储器

NAND 是闪存的一种，用于存储的两种类型之一，另一种是 NOR。 NAND 代表非与。 正如许多人推断的那样，它不是一个缩写词。 NAND 使用与非门，而 NOR 使用或非门。 这些门用于存储数据，与或非门相比，存储数据更快、更可靠。

在USB闪存、SD卡、SSD等存储设备中，都采用NAND单元作为存储单元。

NAND 的工作原理

典型的 NAND 存储单元具有用于存储的晶体管以及浮动栅极和控制栅极。 浮栅用于存储电子电荷，即使器件未通电，氧化层也能保留电子。 该电池位于半导体硅基板的顶部，并且上述氧化物层用作绝缘体。

当浮置栅极充电时，它读取 0，当未充电时，它读取 1。写入数据时，通过衬底向控制栅极施加高电压，从而使电子穿过氧化层（也称为氧化层）。隧道）。 此过程会损坏氧化层，导致磨损。 在典型的存储配置中，NAND 单元组织在单个平面中。

平面NAND

平面 NAND，顾名思义，就是 NAND 单元一个挨一个地组织起来。 这种方法在一段时间内有效，但使用该技术在保持相同芯片尺寸的同时增加存储尺寸的唯一方法是将单元挤得更近并使用更小的单元。

然而，这导致了量子物理学的问题，因为细胞太小而且彼此距离太近。 电荷会随机地从一个单元跳到另一个单元，最好的情况下会导致位错误，最坏的情况下会导致数据完全丢失。 解决方案是 3D NAND。

什么是3D NAND？

鉴于横向扩展存储驱动器将远远超出已制定的驱动器尺寸规格（NVME 或 2.5 英寸 SSD），3D NAND 就是解决方案。 3D NAND 与 v NAND，这是一个命名问题，一些制造商更喜欢 3D，另一些制造商更喜欢 v，它代表垂直。

对于垂直 NAND，单元逐层堆叠，从而增加了每个芯片的存储大小。 各层之间存在互连。 由于分层，电池可以具有更短的连接，从而在保持稳定性的同时提高性能。

制造商使用不同类型的 NAND 设计，即浮栅和电荷陷阱。 所有较大的 SSD，包括外部 SSD，都使用 3D NAND 或 v NAND 作为设计原理。 3D NAND 驱动器通常使用 MLC、TLC 或 QLC（NAND 单元层，或每个单元可以存储多少位，MLC 为两层，TLC 为三层，QLC 为四层）。

价格与性能

与旧的平面 NAND 相比，3D NAND 的生产成本更低。 客户可以以每种货币获得更多千兆字节，而且还可以获得更快、更可靠的驱动器（这也与 SSD 的发展和成熟度有关。

现成的消费者驱动器可扩展至 8TB，在某些情况下可扩展至 15TB。 有一些特殊的 SSD 远远超出了这些数字，但价格非常昂贵并且仅用于特定场景。

NAND存储的未来？

3D NAND 的极限尚未达到。 鉴于在量子物理毁灭一切之前单元只能这么小，3D NAND 必然会在某个时候碰壁，但在那之前，该技术用于生产我们目前市场上最好的 SSD。

展望未来，3D NAND 预计将更加成熟并增加存储容量。 未来，量子计算存储可能是一种有效的替代品，但由于量子物理的波动性，这甚至可能无法实现。

总结和结论 – 3D NAND 为我们提供可靠、廉价且快速的存储

NAND 单元的垂直堆叠使我们能够拥有廉价且快速的 SSD，其价格已与 HDD 持平，这是硬盘驱动器的优势之一。 固态硬盘看起来最有可能成为存储的未来，而 v NAND 目前处于领先地位。