本篇文章要說的詞是“NAND”，諧音“難得”。說到這個“難得”，那就是一把辛酸淚了。上個月東芝位于日本四日市的5座NAND閃存廠發生了停電意外，雖然在約13分鐘后恢復正常供電，但停工了5天，而且有3座晶圓廠要到本月中旬才能恢復生產。

此后，日本政府宣布，從7月4日起開始管控向南韓出口3種生產半導體、智能手機與面板所需的關鍵材料，造成存儲器產業下游模組廠出現提高報價狀況。

當然，目前還難以衡量東芝NAND閃存廠停電事件以及日本對韓國制裁事件對NAND閃存市場到底影響有多大，但發展形勢不好判斷，外界分析師用一個詞概括——市場的不確定性。那么，這個“難得”的“NAND”究竟是怎樣的存在？

誕 生

NAND要從哪里開始講起呢？話說當年，盤古手握……啊不對，該技術并沒有久遠到那么夸張。最遠不過從1943年說起，那年舛岡富士雄在日本群馬縣高崎市出生了。

1971年，舛岡富士雄在日本東北大學拿到工程系電子工程專業的博士學位，隨后拿到了東芝的offer。起初在半導體的研究開發部門，1977年被調至營業部門。不過那時舛岡富士雄顯然不是做銷售的料，對IBM和英特爾等開展了各種推銷活動，卻賣不出去貨。

東芝心想，算了還是讓這哥們干技術吧。一年后，舛岡富士雄被調離營業部門轉入半導體工廠的制造技術部門。上帝給你關了銷售才能這個門，偷偷給你開了技術大牛這扇窗。舛岡富士雄在技術做出了不少卓越貢獻。

過了3、4年，舛岡富士雄受ULSI研究中心的當時研究中心所長武石喜幸賞識，被調回研發部。并在1984年首先提出了快速閃存存儲器ULSI的概念。然而，這并未得到東芝及日本社會的重視。

但是，英特爾看到了這項發明的潛力，與東芝簽訂了交叉授權許可協議，成立了300人的閃存事業部。當時英特爾技術制造本部副社長、香港出身的Stefan Lai評價稱，英特爾改良了東芝發明的NOR，并成功實現批量生產和低價格，同時炫耀著自己豪宅，贊美“這就是美國夢”。

盡管東芝發明了NOR，但英特爾先行將其發展起來。舛岡富士雄并不服氣，在1987年又提出NAND的概念，并且和10位各具特色的同事共同研發，僅3年時間就獲得成功，并準備推動新發明實現產業化。

由于他的貢獻，東芝獎勵了他一筆幾百美金的獎金和一個位置很高卻悠閑的職位。做為一個工程師，他忍受不了這種待遇，不得不辭職進入大學繼續科研。

東芝公司的短視很快招來了市場的懲罰。Flash市場迅速擴張，在90年代末期就達到數百億美金的市場規模，Intel是這個市場的霸主，而東芝公司只享有很小的份額（NAND，NOR幾乎沒有）。在很長一段時間，東芝公司甚至不承認NOR flash是他發明的，說是Intel發明的。直到IEEE在1997年頒給富士雄特殊貢獻獎后才改口。

富士雄覺得自己的貢獻被東芝公司抹殺了，他憤然于2006年起訴了公司，并索要10億日元的補償。最后他和東芝公司達成和解，得到8700萬日元（合758,000美元）。

概 念

Flash主要有兩種NOR Flash和NADN Flash。

NOR flash是Intel公司1988年開發出了NOR flash技術。NOR的特點是芯片內執行（XIP, eXecute In Place），這樣應用程序可以直接在flash 閃存內運行，不必再把代碼讀到系統RAM中。NOR的傳輸效率很高，在1～4MB的小容量時具有很高的成本效益，但是很低的寫入和擦除 速度大大影響了它的性能。

NAND Flash內部采用非線性宏單元模式，為固態大容量內存的實現提供了廉價有效的解決方案。Nand-flash存儲器具有容量較大，改寫速度快等優點，適用于大量數據的存儲，因而在業界得到了越來越廣泛的應用，如嵌入式產品中包括數碼相機、MP3隨身聽記憶卡、體積小巧的U盤等。

從存儲原理來看，兩種閃存都是用三端器件作為存儲單元，分別為源極、漏極和柵極，與場效應管的工作原理相同，主要是利用電場的效應來控制源極與漏極之間的通斷，柵極的 電流消耗極小，不同 的是場效應管為單柵極結構，而 FLASH 為雙柵極結構，在柵極與硅襯底之間增加了一個浮 置柵極。

浮置柵極是由氮化物夾在兩層二氧化硅材料之間構成的，中間的氮化物就是可以存儲電荷的 電荷勢阱。上下兩層氧化物的厚度大于 50 埃，以避免發生擊穿。

此外，根據NAND閃存中電子單元密度的差異，又可以分為SLC（單層次存儲單元）、MLC（雙層存儲單元）、TLC(三層存儲單元)以及QLC（四層存儲單元）此四種存儲單元在壽命以及造價上有著明顯的區別。

SLC（單層式存儲），單層電子結構，寫入數據時電壓變化區間小，壽命長，讀寫次數在10萬次以上，造價高，多用于企業級高端產品。

MLC（多層式存儲），使用高低電壓的而不同構建的雙層電子結構，壽命長，造價可接受，多用民用高端產品，讀寫次數在5000左右。

TLC（三層式存儲），是MLC閃存延伸，TLC達到3bit/cell。存儲密度最高，容量是MLC的1.5倍。造價成本最低，使命壽命低，讀寫次數在1000~2000左右，是當下主流廠商首選閃存顆粒。

QLC則是Quad-Level Cell，或者叫4bit MLC，電壓從0000到1111有16種變化，容量增加了33%，但是寫入性能、P/E壽命會再次減少。

隨著時代發展，NAND閃存顆粒的技術突飛猛進，并且逐漸形成了幾大超大規模的專業閃存顆粒制造商，這些能夠直接切割晶圓和分離出NAND閃存顆粒的廠商，一般稱之為閃存顆粒原廠。

隨著晶圓物理極限的不斷迫近，固態硬盤上單體的存儲單元內部的能夠裝載的閃存顆粒已經接近極限了，更加專業的術語表述就是單die能夠裝載的顆粒數已經到達極限了，要想進一步擴大單die的可用容量，就必須在技術上進行創新。

于是，3D NAND技術也就應運而生了。

2D NAND真實的含義其實就是一種顆粒在單die內部的排列方式，是按照傳統二維平面模式進行排列閃存顆粒的。

相對應的，3D NAND則是在二維平面基礎上，在垂直方向也進行顆粒的排列，即將原本平面的堆疊方式，進行了創新。

利用新的技術(即3D NAND技術)使得顆粒能夠進行立體式的堆疊，從而解決了由于晶圓物理極限而無法進一步擴大單die可用容量的限制，在同樣體積大小的情況下，極大的提升了閃存顆粒單die的容量體積，進一步推動了存儲顆粒總體容量的飆升。

現 狀

今年5月份，全球市場研究機構集邦咨詢半導體研究中心 ( DRAMeXchange ) 發布了 2019 年第一季度 NAND Flash 品牌商營收與市占排名。

其中，三星目前仍是營收最高的 NAND Flash 廠商，盡管較上季下滑 25%，但依然達到了 32.29 億美元。同時市場份額保持在 29.9%，排名第一。SK 海力士排名第二，第一季 NAND Flash 營收衰退 35.5%，為 10.23 億美元。東芝第三，第一季營收達 21.8 億美元，季減 20.2%。

西數第四，營收達 16.10 億美元，季減 25.9%。美光第五，營收季衰退 18.5%，達到 17.76 億美元。英特爾排名第六本季營收來到 9.15 億美元，較上季衰退 17.3%。

此外，DRAMeXchange不久前發文表示，中國NAND廠商長江存儲器技術公司已經將其64層Xtacking芯片樣品提交給各潛在客戶與控制器供應商，主要銷售重點指向中國國內市場。YMTC方面正在其位于武漢的新工廠壓縮32層芯片的生產，計劃為接下來的64層產品提供產能空間。公司還有意在2020年轉向128層NAND以進一步降低產品成本并提升存儲容量出貨量。