全球存儲市場對NAND 閃存的需求不斷增長。這項技術已經通過許多發展得到滿足，不僅體現在當今閃存控制器的功能上，尤其是通過 3D NAND 架構。隨著工業物聯網 （IIoT）、智能工廠、自動駕駛汽車和其他數據密集型應用程序的不斷發展，這些苛刻應用程序的數據存儲要求變得更具挑戰性。

Hyperstone 的營銷傳播經理 Lena Harman 在接受采訪時承認，3D NAND 閃存正在向前邁出一大步。近年來，新的內存技術取得了巨大的進步，為 SSD 中使用的已建立的 2D NAND 內存技術提供了一個有趣的替代方案。

“NAND 閃存存儲正在全球范圍內接管數據存儲，”Harman 說。“它主導著我們的未來，推動著新的發展，并在過去的二十年里實現了強勁的增長。對更高容量的持續需求已影響 NAND 閃存制造商優化其工藝以使每個單元能夠存儲更多位并縮小特征尺寸。雖然我們現在擁有可以緩解一些挑戰的 3D 架構。NAND 閃存“沒有大腦”，并且具有固有的缺陷，這就是為什么它需要一個閃存控制器來管理數據傳輸帶來的所有復雜性。”

在將數據從主機接口（連接到系統）傳輸到 NAND 閃存時，閃存控制器充當中間人/數據管理系統。根據接口/外形尺寸，閃存控制器在其設計中必須考慮不同的協議才能正常運行，這就是我們為不同接口（例如 USB、SATA、CF PATA、SD）開發許多不同控制器的原因。

3D 技術：浮柵與電荷陷阱技術

2D NAND 閃存技術具有快速訪問時間、低延遲、低功耗、穩健性和小外形尺寸。這些重大技術進步旨在通過結構小型化降低成本。然而，在 15nm 達到的極限在數據讀出期間的錯誤以及降低的魯棒性和數據完整性方面提出了新的挑戰。因此，創新正朝著三維 NAND 閃存 （3D NAND） 的方向發展，并增加了每個單元的位數。在 3D NAND 閃存中，多層閃存單元堆疊在一起。

3D NAND閃存

3D NAND 存儲器技術為供應商和客戶提供了眾多優勢。更高的內存密度確保閃存供應商可以在相同產量的情況下在硅晶片中生產出容量更高、千兆字節更多的設備。3D NAND 是一種閃存數據存儲技術，涉及多層硅切割、堆疊存儲單元以增加密度，并通過減少來自相鄰單元的干擾允許單元跨越每一層。與其他替代技術相比，3D NAND 的生產過程也沒有那么復雜，因為它使用相同的材??料但稍作修改即可生產簡單的 NAND。迄今為止，兩種方法已成為標準：浮動柵極和電荷捕獲。

使用浮柵方法，電荷通過位于溝道和控制柵之間的電隔離浮柵存儲。在電荷俘獲架構中，電荷被保持在由一層氮化硅組成的俘獲中心內。

無論使用的技術是電荷陷阱還是浮柵，從任何給定主機系統發送到 NAND 閃存的數據都需要由閃存控制器管理。這就是為什么高度可靠的控制器是高性能系統不可或缺的一部分。3D 架構為高密度閃存開辟了道路，但基于該技術的存儲應用現在對更高級別的可靠性和數據保留的需求越來越大，這只能通過高端控制器實現。歸根結底，閃存控制器的選擇是實現更高耐用性和壽命的關鍵。

當前的 3D 架構使用多達 176 層。盡管目前似乎對層數沒有任何嚴格的物理限制，但比這更進一步可能需要結合不同的開發方法來將 3D 模具堆疊在一起。過去十年中 3D 架構的發展使大容量閃存驅動器在全球范圍內更容易實現。雖然這項技術在性能、壽命和使更高密度電池（TLC、QLC）更可靠的能力方面帶來了許多優勢，但它也與復雜且極其昂貴的制造工藝相結合。

閃存控制器

控制器使用標準接口提供主機和 NAND 閃存之間的接口，但沒有物理連接器所需的成本和空間。Hyperstone U9 系列閃存控制器與提供的固件一起，為工業、高耐用性和強大的閃存驅動器或模塊提供了一個易于使用的交鑰匙解決方案，該驅動器或模塊與具有 USB 3.1 SuperSpeed 5 Gbps 接口的主機系統兼容。Hyperstone 內存控制器中的糾錯功能采用稱為 FlashXE（eXtended Endurance）的專有技術。

FlashXE 基于 Bose-Chaudhuri-Hocquenghem （BCH） 碼實現糾錯，并且控制器還具有一個輔助糾錯模塊，該模塊使用通用級聯碼 （GCC） 提供與 LDPC（低密度奇偶校驗碼）。當固態驅動器直接在主機 PCB 上使用分立元件實現時，這種方法稱為板上磁盤 （DoB）。DoB 方法是深度嵌入式存儲的理想選擇。它還具有許多優點，使其在其他使用場景中具有吸引力。使用分立元件代替成品降低了總成本，并使制造商能夠完全控制物料清單 （BoM）。

審核編輯：郭婷