三星已开始批量生产基于V-NAND技术的下一代固态硬盘（SSD）。新款SSD突破了当前的单元堆叠限制，这是第一款采用3D NAND芯片的驱动器，具有超过100层单元。

三星V-NAND芯片有望提供卓越的速度以及低功耗，同时为未来芯片实现更多层铺平道路。三星会首先提供250 GB SSD-针对PC OEM，并计划不久后推出更大容量的驱动器。

V-NAND技术的工作原理

垂直NAND或V-NAND是三星3D NAND技术的名称。在这种架构中，单元堆叠在单个NAND闪存芯片上的多层结构中，以提高每个芯片的密度。三星的第五代V-NAND芯片包含90到99层单元。

在3D NAND芯片中，位单元垂直堆叠以创建具有多层的3D结构。尽管更多的层通常意味着更多的容量，但是层数受当前技术能力的限制。不过，也可通过封装更多位到每个单元中来增加容量。在当今很多SSD（包括平面和3D）中，每个单元可以容纳3到4个位。

在3D NAND之前，制造商试图通过缩小单元尺寸来增加每个芯片的密度，从而有可能将更多的单元压缩到每个芯片中。但是缩小单元会导致电荷泄漏，从而导致数据损坏并降低可靠性。单元分层是一种更可行的方法，它可帮助提高密度，同时将单元保持在更合理的大小以防止数据损坏并确保可靠性。这样，每个单元仍然可以包含多个位，并且每个芯片可以包含更多的单元。

通过建立3D技术，三星的V-NAND能够在不牺牲可靠性的情况下扩展容量。V-NAND还通过其他方式改进了3D技术。例如，它利用通道孔刻蚀技术，这是一种分层方法，它使用圆柱形通道跨层连接单元–通道穿过每层堆叠的单元。

V-NAND还使用电荷撷取闪存（CTF）技术来消除单元间干扰和电荷泄漏，这是浮栅技术（传统NAND闪存芯片中的技术）常见的问题。由于CTF可以防止数据损坏，因此驱动器还可以使用更高效的编程算法，该算法可以比基于浮栅的NAND芯片快两倍的速度写入数据。

第6代三星V-NAND

2013年，三星提供首款采用V-NAND芯片的商用驱动器。第一代芯片具有24层CTF单元。自那以后，该供应商一直在稳步改进V-NAND技术，目前他们正在生产第六代芯片。每个芯片将包含100多个层，并提供256 Gb的存储。最初，三星将提供基于250 GB V-NAND SATA的SSD。

三星V-NAND芯片中使用的通道孔刻蚀技术有助于增加新一代芯片的层数。在构建芯片时，该供应商从用于各层的导电模具堆栈开始，然后从顶部到底部垂直地用圆柱孔刺穿它们，从而在各层上形成均匀的CTF单元。

同时，三星将通道孔的数量减少到6.7亿，而以前的V-NAND芯片为9.3亿，从而缩小了芯片尺寸，同时将生产效率提高了约20%。

新芯片采用了速度优化的电路设计，以提高数据传输速度。根据三星称，第六代芯片的写入速度小于450微秒，读取操作小于45微秒。这种新的电路设计还将功耗降低了15%以上，并最大程度地减少了增加层数时可能发生的错误类型和读取延迟。

三星最初将以其250 GB SATA SSD瞄准PC OEM市场。但是，该供应商并没有透露该芯片何时会成为三星的数据中心固态硬盘。

三星为数据中心提供了四种SSD，它们都使用V-NAND芯片。三星V-NAND驱动器中的两个是为SATA接口构建，另外两个使用PCIe和NVMe协议，从而可以支持各种工作负载。

V-NAND的未来

尽管有这些功能，三星数据中心固态硬盘的未来仍是未知数。然而，我们所知道的是，三星计划在不久后推出512 Gb芯片，并扩大生产更高速度和更大容量的第六代V-NAND驱动器，最终扩展到企业服务器。

同时，三星已经在谈论下一代V-NAND芯片，超过300层，这可能涉及安装三个当前堆栈。但是，即使3D NAND技术也有其局限性，毫无疑问，三星和其他芯片制造商也在期待着其他技术来满足未来数据密集型工作负载的需求。