介紹NAND、eMMC、UFS、eMCP、uMCP、DDR、LPDDR及存儲器和內存區別

NAND Flash全名為Flash Memory，屬于非易失性存儲設備(Non-volatile Memory Device)，基于浮柵(Floating Gate)晶體管設計，通過浮柵來鎖存電荷，由于浮柵是電隔離的，所以即使在去除電壓之后，到達柵極的電子也會被捕獲。這就是閃存非易失性的原理所在。數據存儲在這類設備中，即使斷電也不會丟失。

根據不同的納米技術，NAND Flash已經歷了從SLC向MLC，再向TLC的過渡，正在向QLC邁進。NAND Flash憑借容量大、寫入速度快等特點，廣泛應用于eMMC/eMCP，U盤，SSD、汽車、物聯網等領域。

SLC（英文全稱(Single-Level Cell——SLC)即單層式儲存：SLC技術特點是在浮置閘極與源極之中的氧化薄膜更薄，在寫入數據時通過對浮置閘極的電荷加電壓，然后透過源極，即可將所儲存的電荷消除，通過這樣的方式，便可儲存1個信息單元，即1bit/cell，速度快壽命最長，價格貴（約MLC 3倍以上的價格），約10萬次擦寫壽命。

MLC（英文全稱Multi-Level Cell——MLC)即多層式儲存：英特爾（Intel）在1997年9月最先開發成功MLC，其作用是將兩個單位的信息存入一個Floating Gate（閃存存儲單元中存放電荷的部分），然后利用不同電位（Level）的電荷，通過內存儲存的電壓控制精準讀寫。

即2bit/cell，速度一般壽命一般，價格一般，約3000---1萬次擦寫壽命。MLC通過使用大量的電壓等級，每個單元儲存兩位數據，數據密度比較大，可以一次儲存4個以上的值，因此，MLC架構可以有比較好的儲存密度。TLC（英文全稱Trinary-Level Cell）即三層式儲存

TLC即3bit per cell，每個單元可以存放比MLC多1/2的數據，共八個充電值，即3bit/cell，也有Flash廠家叫8LC，所需訪問時間更長，因此傳輸速度更慢。TLC優勢價格便宜，每百萬字節生產成本是最低的，價格便宜，但是壽命短，只有約1000次擦寫壽命。

QLC（英文全稱Quadruple-Level Cell）四層存儲單元：全稱是Quad-Level Cell，四層式存儲單元，即4bits/cell。QLC閃存顆粒擁有比TLC更高的存儲密度，同時成本上相比TLC更低，優勢就是可以將容量做的更大，成本壓縮得更低，劣勢就是壽命更短，理論擦寫次數僅150次。

不難看出，四種類型的NAND閃存顆粒性能各有不同。SLC單位容量的成本相對于其他類型NAND閃存顆粒成本更高，但其數據保留時間更長、讀取速度更快；QLC擁有更大的容量和更低的成本，但由于其可靠性低、壽命短等缺點，仍有待后續發展。從生產成本、讀寫速度和使用壽命三方面來看，四類的排序都是：SLC>MLC>TLC>QLC；

目前主流的解決方案為MLC與TLC。SLC主要針對軍工，企業級應用，有著高速寫入，低出錯率，長耐久度特性。MLC主要針對消費級應用，容量高于SLC 2倍，低成本，適合USB閃盤，手機，數碼相機等儲存卡，如今也被大量用于消費級固態硬盤上。

而NAND閃存根據對應不同的空間結構來看，這四類技術可又分為2D結構和3D結構兩大類，浮柵晶體管是主要用于2D FLASH，3D flash主要采用的是CT晶體管，浮柵是半導體，CT是絕緣體，二者在本質和原理上就有區別。其區別在于：

2D結構NAND Flash：2D結構的存儲單元僅布置在芯片的XY平面中，因而使用2D閃存技術在同一晶圓中實現更高密度的唯一方法就是縮小制程工藝節點。其缺點是，對于較小的節點，NAND閃存中的錯誤更為頻繁；另外，可以使用的最小制程工藝節點存在限制，存儲密度不高。

3D結構NAND Flash：為了提高存儲密度，制造商開發了3D NAND或V-NAND（垂直NAND）技術，該技術將Z平面中的存儲單元堆疊在同一晶圓上。在3D NAND閃存中，存儲器單元作為垂直串連接而不是2D NAND中的水平串，以這種方式構建有助于為相同的芯片區域實現高位密度。第一批3D Flash產品有24層。

Nand Flash的加工過程：NAND Flash是從原始的硅材料加工出來的，硅材料被加工成晶圓(Wafer)，一般分為6英寸、8英寸、12英寸規格不等，晶片就是基于這個wafer上生產出來的，一片晶圓可以切割出多少晶片是根據die的大小和wafer的大小以及良率來決定的，通常情況下，一片晶圓上可以做出幾百顆NAND FLASH芯片。

芯片未封裝前的晶粒成為Die，它是從Wafer上用激光切割而成的小片，每個Die就是一個獨立的功能芯片，它由無數個晶體管電路組成，但最終可被作為一個單位封裝起來成為閃存顆粒芯片。

一片載有NAND Flash晶圓的wafer，wafer首先經過切割，然后測試，測試通過后，再進行切割、封裝，封裝完成后會再次進行一道檢測。將完好的、穩定的、足容量的die取下，封裝形成日常所見的Nand 。

在wafer上剩余的，要么就是不穩定、要么就是部分損壞所以不足容量，或者是完全損壞。原廠考慮到質量保證，會將這種die宣布死亡，嚴格定義為廢品全部報廢處理。

合格的Flash Die原廠封裝工廠會根據需要封裝成eMMC、TSOP、BGA、LGA等產品，但封裝的時候也有不良，或者性能不達標，這些Flash顆粒會再次被過濾掉，通過嚴格的測試確保產品的品質。

閃存顆粒制造廠商主要以三星(Samsung)、SK海力士（Hynix）、美光（Micron）、鎧俠（原Toshiba）、Intel、閃迪（Sandisk）等為代表的幾大廠商。在國外NAND Flash主導市場的現狀下，中國NAND Flash廠商長江存儲（YMTC）異軍突起在市場中占據一席之地，其推出的128層3D NAND在2020年第1季將128層3D NAND樣品送交存儲控制器廠商，目標第3季進入投片、量產，擬用于UFS、SSD等各類終端產品，并同時出貨給模塊廠，包含TLC以及QLC產品，以擴大客戶基礎。