手机里存的4K电影几乎秒下载，电脑开机快到眨眼就进系统，这可不是魔法，而是176层3D NAND闪存技术带来的真实体验。

美光科技在2020年11月正式宣布出货全球首款176层3D NAND闪存，比当时最接近的竞争对手产品高出近40%的堆叠层数-4。

176层3D NAND的读取延迟和写入延迟相比上一代高容量3D NAND改善了超过35%-4，这种性能提升的根源，是其采用的独特双88层堆栈构成的设计-2。

记忆芯片行业近年来有个明显的变化：谈论“纳米制程”的声音渐渐少了，“堆叠层数”成了新的热点。从平面NAND闪存走向立体堆叠，就像是把平房改造成摩天大楼，单位面积能住进的人口瞬间倍增。

3D NAND技术就是把存储单元垂直堆叠起来增加存储密度-1。

早期32层、64层的堆叠已经让人眼前一亮，而如今176层的设计，简直是在微观世界里盖起了迪拜塔。这项技术正成为数据中心、智能边缘平台和移动设备等一系列存储应用的关键推动力-7。

说起来容易做起来难。层数增加意味着技术挑战呈指数级增长。单元串电阻增加、单元之间干扰增强、需要更高的输入输出带宽，以及芯片尺寸小型化的挑战-10，都摆在工程师面前。

三星在研发176层3D NAND时就直面这些问题，通过技术创新逐个突破-10。

美光采用的方法是双88层堆栈形成176层NAND，而非简单的单堆叠设计-2。这样做的好处是降低了生产工艺的复杂性，同时确保了良品率。

传统平面NAND的微缩已经接近物理极限，而立体堆叠为存储容量增长开辟了新道路。

拆开176层3D NAND结构的神秘面纱，你会发现几个关键技术点：替代栅极（RG）架构、CMOS under array（CuA）技术和电荷捕获存储方式-4。

替代栅极技术将NAND闪存的控制栅极从多晶硅改为金属，降低了电阻，允许编程脉冲快速上升-5。这个改变带来的直接好处是写入和读取算法复杂性降低，性能提升可达2倍-5。

CuA技术则是在芯片的逻辑器件上构建多层堆栈，使更多内存能够装入更紧密的空间-7。美光正是通过这一专利技术大幅度缩小了176层NAND的晶粒尺寸，使每个晶圆达到更高的存储容量-4。

传统的浮栅极单元技术存在单元间电容耦合问题，会影响NAND性能-5。而176层3D NAND采用电荷捕获技术，使用氮化硅充当电荷捕获层-5。

电荷捕获技术的转变提高了未来NAND的可扩展性和性能-7。这意味着技术路线更加可持续，为未来更多层的堆叠打下基础。

实际产品中，这些技术转换带来了实实在在的改变。英睿达P5 Plus固态硬盘搭载的176层3D NAND闪存芯片，其额定速度达到1600MT/s-2，是当前闪存市场中最快的NAND之一-2。

这个速度比上一代产品提升了33%-6，让系统启动和应用程序加载明显加快。

纸上谈兵的技术参数终需实际性能来证明。搭载176层3D NAND的英睿达P5 Plus 1T固态硬盘，实测顺序读取速度达6800 MB/s，顺序写入速度达5100 MB/s-2。

官方标称速度分别为6600 MB/s和5000 MB/s，实测值比官方标称值还要高-2，这足以显示这一技术的性能潜力。

不只是连续读写，随机读写性能同样亮眼。在AS SSD基准测试中，1GB数据包的测试显示，4K多线程读/写IOPS分别达到571718和673191-2。

对于普通用户来说，这意味着打开大型应用程序、多任务处理和文件传输时，几乎感受不到等待时间。

在更贴近实际使用场景的PCMark10完整系统盘基准测试中，英睿达P5 Plus 1T固态硬盘的成绩为3219，带宽514.09MB/s，平均存取时间52μs-2。这些数据表明，它在日常应用中的表现稳定而出色。

在TxBENCH SLC全盘测试中，这块硬盘的性能曲线和温度曲线表现稳定，满载温度最高仅58℃-2。相比许多同级别产品，它的温控表现相当出色，适合装入散热空间有限的笔记本电脑。

游戏玩家关心的3DMark存储测试显示，这块硬盘得分3289，平均带宽567.44MB/s，平均存取时间55μs-2。这意味着游戏加载、安装、保存和移动都更加迅速，提升了整体游戏体验。

这项技术的应用早已不局限于传统的固态硬盘。美光已开始向客户送样全球最高容量的microSD卡产品i400，容量高达1.5TB，专为工业级视频安防应用设计-3。

这么大的容量可以在本地存储长达4个月（120天）的视频安防媒体数据-3，解决了网络带宽有限环境中数据存储的痛点。

移动设备领域，基于176层NAND技术的UFS 3.1移动解决方案已经批量出货-8。相比前代产品，顺序写入速度提升高达75%，随机读取速度提升70%-8。

这意味着下载一部2小时的4K电影只需9.6秒-8，这种速度以前只在光纤网络中才能实现。

在汽车应用领域，这项技术同样发挥着重要作用。美光的176层NAND技术支持车用LPDDR5内存产品，已获得ISO 26262标准中最高级别的汽车安全完整性等级ASIL D认证-3。

随着高级辅助驾驶系统对存储性能要求的提高，高速、可靠的存储解决方案变得至关重要。

对于智能手机用户而言，这项技术带来的体验升级是实实在在的。荣耀终端有限公司产品线总裁方飞表示，荣耀全能旗舰Magic3系列率先搭载了基于176层NAND技术的UFS 3.1解决方案-8。

混合工作负载性能相比上一代产品提升了15%，使手机启动和切换应用的速度更快，从而打造更为流畅的移动体验-8。

尽管176层3D NAND技术已经取得了显著成就，但存储行业的竞争从未停歇。TechInsights的分析显示，长江存储232层3D NAND的位密度已达15.03 Gb/mm²-9，相比之下，三星2xx层产品的位密度预计为14.5 Gb/mm²，SK海力士238层产品估计为14.75 Gb/mm²，美光232层产品据称为14.60 Gb/mm²-9。

这意味着存储密度的竞争已经超越了简单层数的比较，转向更全面的性能指标。

随着层数继续增加，技术挑战也会变得更加严峻。三星的工程师们发现，随着存储单元间隔缩小，单元之间干扰增加，同时需要更高的输入输出带宽-10。

这些都是随着层数增加必然要面对的挑战。

成本控制也是未来发展的重要考量。TechInsights指出，每比特成本才是更理想的比较数据-9，而不仅仅是技术参数。

厂商需要在技术创新和成本控制之间找到平衡点，才能让先进技术真正普及到消费级产品中。

未来3D NAND技术的发展方向可能不仅限于增加层数。美光技术与产品执行副总裁Scott DeBoer指出，随着摩尔定律放缓，3D NAND的创新对于确保行业跟上不断增长的数据需求至关重要-4。

材料创新、结构优化、信号处理技术等方面的突破同样重要。

存储行业从来没有停下创新的脚步。当人们还在惊叹176层3D NAND结构带来的性能飞跃时，长江存储的232层产品已经将位密度推向了新高-9。

存储芯片上的微缩竞赛不再局限于平面，而是向着天空延伸。未来，随着更高层数的堆叠成为可能，智能手机或许能装下整个图书馆的数据，自动驾驶汽车将拥有更快速的决策能力。

但更高、更快、更密集的技术背后，仍然是那个不变的追求：让每个人都能以更低的成本，享受技术发展带来的便利。当下载一部高清电影只需要几秒钟时，我们会明白，这些微观世界里的“摩天大楼”，正悄然改变着每个人的数字生活。