手机提示存储空间不足的红色警报再次弹出，你不得不翻来覆去地删除照片和应用，心里盘算着下次一定要买更大容量的手机。
你有没有发现，如今买手机电脑，512GB甚至1TB的存储越来越常见，价格却没有暴涨？这背后是一场从“平房”到“摩天大楼”的存储革命。
从2D NAND到3D NAND的转变，不仅改变了半导体行业的游戏规则，也直接影响了我们每个人手中电子设备的性价比。
早期的NAND闪存就像一块精致的平面画布，工程师们在这块画布上不断缩小晶体管尺寸，以便在单位面积内塞进更多数据。
这种二维平面存储技术自20世纪80年代商业化以来，一直在追求制程微缩的道路上奔跑。从50多纳米制程一路进化到16/15纳米，每一次微缩都让存储密度提升一个新高度-1。
但这条路终有尽头。当2D NAND制程微缩到15纳米以下时，问题接踵而至：存储的电荷数量受限，读写能力提升遭遇瓶颈；存储单元之间的耦合效应和干扰问题日益严重-1。
更麻烦的是，工艺越先进，NAND的氧化层越薄，可靠性也跟着下降-1。厂商需要采取额外措施来弥补可靠性损失，但这又会推高成本，导致达到某个节点后，进一步微缩制程已经无利可图。
面对2D NAND的技术瓶颈，行业聪明地转变了思路——既然平面空间有限，为什么不往垂直空间发展呢？
2007年，东芝首次提出3D NAND的概念，指出NAND闪存未来的发展趋势将集中于降低单位比特成本-1。这一设想在2013年成为现实，三星推出了全球首款V-NAND闪存并投入量产-1。
3D NAND的基本思路很直观：通过堆叠多层存储单元，在单位面积内实现更高的存储密度。早期的3D NAND只有24层，但它突破了平面技术的瓶颈，为后续发展奠定了基础-1。
行业分析师吉姆·汉迪一语道破天机：“3D NAND是NAND存储厂商克服当前困难的一种方式，存储厂商已经无法在原有2D NAND基础上进一步降低成本，因此他们选择了用3D技术来‘节流’。”-1
自打NAND闪存进入3D时代，各家厂商就展开了一场“盖高楼”竞赛。存储芯片的堆叠层数犹如摩天大楼一样越建越高-1。
从最初的24层、32层，一路堆到128层、176层，再突破200层大关。2022年，美光宣布其232层NAND闪存芯片实现量产，成为全球首款突破200层大关的固态存储芯片-1。
紧接着，SK海力士宣布成功研发了业界最高层数的238层4D NAND闪存-1。这里的“4D”并非科幻概念，而是一种架构创新，通过将外围电路置于存储单元下方，进一步缩小芯片面积-1。
这场竞赛在2025年达到了新高度：SK海力士实现了321层NAND出货，长江存储传出量产出货基于Xtacking 4.0架构的294层3D NAND，铠侠则实现了332层的堆叠-8。
在3D NAND这场全球竞赛中，中国力量也在迎头赶上。长江存储成立于2016年，当时国内闪存芯片基本上还是一片空白-1。
令人瞩目的是，仅用一年时间，长江存储就研制成功了中国第一颗3D NAND闪存芯片，然后在2018年实现了量产，完成了国产存储芯片“从0到1”的突破-1。
长江存储自主研发的晶栈（Xtacking）架构是其核心技术之一。该技术允许将存储单元阵列和外围电路分别制造在不同的晶圆上，然后通过键合技术将它们连接起来-5。
这一创新设计大幅提升了存储密度，使长江存储能够快速追赶国际先进水平。从64层直接跳跃到128层，再到最近的294层产品，长江存储不断缩短与世界领先水平的差距-1-8。
随着人工智能和大数据时代的到来，对存储的需求呈现爆炸式增长。一台AI服务器对NAND闪存的需求是普通服务器的3倍-6。
这种需求推动3D NAND技术向更高密度、更高性能方向发展。行业预测，3D NAND的渗透率将持续提高，预计2025年将占闪存总市场的97.5%-1。
有企业甚至大胆预测，到2025年可能推出500层堆叠产品，并在2032年实现800层以上-1。有研究机构认为，1000层的NAND闪存也不是遥不可及，可能在10年内就会出现-1。
除了简单增加层数，技术架构也在不断创新。复旦大学团队研制出的“破晓”皮秒闪存器件，其擦写速度可提升至亚1纳秒，相当于每秒可执行25亿次操作，性能超越了同技术节点下世界最快的SRAM-8。
当手机存储芯片从32层堆叠增加到232层，你的手机可以多存几千张高清照片和几十部电影，但价格可能还更便宜。三星、SK海力士、长江存储的工程师们，正夜以继日地在比头发丝还细的芯片通道里雕刻着数百层存储单元。
存储芯片的3D化趋势不会停止，层数纪录还将被不断刷新。未来我们的手机或许能轻松装下整个图书馆的数字资料，而这一切，都始于从2D NAND到3D NAND那场“向上生长”的革命。
