三星已经宣布了其将量产采用新一代3D垂直闪存(V-NAND)的固态硬盘驱动器。与传统的NAND存储芯片相比，V-NAND闪存的读写速度都要快上1倍、使用寿命达10倍、而能耗亦少了50%。目前，3D芯片所能提供的存储密度，仍与传统的2D结构相同。但在2D结构遇到发展瓶颈时，3D结构就能够更多数量级的额外存储密度。

节能的同时，3D V-NAND Flash的存取速度，比传统的NAND芯片都要快上两倍。

闪存是二十一世纪的奇迹故事之一。虽然它在1980年就已被发明出，但直到1990年代中期投放到市场，它的存储密度仍只有20MB。不过，这20年来，闪存已经多次追逐甚至超越了摩尔定律，其容量已经达到了最初的3万倍。

场效应晶体管与NAND flash存储单元的对比。

最新的NAND Flash采用了10纳米的的光刻工艺，并且开始遇到一些物理上的麻烦。一个NAND闪存，就是一个浮栅晶体管(floating-gate transistor)，而一个绝缘栅层能够存储电荷很长的时间。

而存储器的读取，则是通过门控脉冲测量设备通道的导通性来实现的。如果没有存储电荷，存储单元就会给出一个响应；而如果存储了电荷，它就不会给出响应，从而允许非破坏性地数据读取。

但在制造较小尺寸的NAND闪存方面，至少面临着两种困难。首先，每个门只持有少数的电子，因此会导致其状态很难被区分。其次，控制电极是如此之小(紧密)，以至于分布其上的存储单元会受到影响，最终导致不可靠的数据读写。

3D NAND Flash的横截面示意图。

而3D V-NAND闪存的"几何学"就是，通过在垂直方向寻求空间，来弥补这个问题。第一个变化就是捕获电荷陷阱的闪存几何学，由AMD在2002年首创。

在一个闪存单元的电荷陷阱内，存储的电荷并不在浮栅上，而是处于一个嵌入式的氮化硅薄膜上。这种薄膜具有更强的抗点缺陷(point defects)能力。它也可以被做得很厚，存储更多的电子，从而对少量的电子损失不那么敏感。

第二个变化，就是把一个平面的电荷陷阱单元，做成圆柱形(如上图所示)。增长的一大排V-NAND单元(本例中为1 vertical stack / 8cell)开始形成一个交变堆栈，导电(掺杂)了多晶硅曾(红色区域)和中空的二氧化硅层(蓝色区域)。

下一步则是腐蚀或形成一个通过这些曾的圆柱形孔。在实践中，一个128Gbit的24层V-NAND芯片，其存储单元的形成需要29亿个这样的孔。然后沉积出一个二氧化硅的保形层，罩住这些孔的内表面；随之是一个类似的氮化硅层，以及第二个二氧化硅层。

氮化硅是电荷俘获层，二氧化硅层则是门和隧道介质。最后，孔的中心会被填满导电的(掺杂)多晶硅，以形成存储cell的通道。

闪存驱动器的内部结构。

三星现在有为企业应用提供V-NAND固态驱动器的样品，容量在480GB和960GB，写入速度比三星早期的SM843T 980GB SSD快上20%，而功耗则下降了约40%。

更重要的是，3D驱动器的耐久度是SM843T的10余倍，能够开辟出上一代SSD所不能胜任的新应用。目前没有任何有关新SSD将于何时面向大众上市的消息。

[编译自：Gizmag]