[科技界] 东芝：闪存从问世到未来

nor闪存

与nand闪存相比，nor闪存容量较小，但读取速度较快，但写入和擦除速度较慢。

Nor闪存允许随机访问存储器上的任何区域，并且可以支持xir(就地执行)片内执行。在一些简单的功能设备中，代码可以直接在nor闪存中执行，而无需事先加载到dram存储器中。正是因为这种特殊的优势，nor并没有因为容量的劣势而消失。

除了主板bios，电脑中的nor闪存也存在于一些早期型号的固态硬盘中。下图红圈里面是一个带spi接口的nor闪存，主要用来存储固态硬盘的固件。黄色圆圈内是东芝nand闪存粒子，它们是固态驱动器的数据存储组件。

nand闪存

1989年，东芝发布了nand闪存结构，它比nor闪存具有更高的性能和更长的擦除寿命。

然而，nand闪存的i/o接口没有用于随机访问的外部地址总线，因此必须以块模式读取，相对较高的错误率也需要ecc纠错引擎的帮助。这些特性使得nand闪存无法直接与cpu通信，而是需要一个特定的控制器，这是我们在固态驱动器中看到的主控制器。下图为东芝tr200 SSD的tc58nc1010gsb主芯片:

长期以来，闪存和中央处理器一样，一直在利用工艺小型化不断发展，同时也依靠slc、mlc到tlc来提高存储密度，增加闪存容量，降低成本。从数码相机和存储卡到更大容量的固态硬盘，逐渐普及到每一台家用电脑。下图是东芝2007年生产的8gb nand闪存，采用56nm工艺。

直到在1x nm工艺中陷入瓶颈，闪存单元的浮栅层中可以容纳的电子数量由于尺寸减小而减少到危险水平，这使得存储在闪存中的数据更容易出错。同时，由于隧道氧化层变薄，闪存的擦除寿命也缩短了。

早在2007年，作为闪存世界创始人的东芝就预见到了这种情况，宣布了世界上第一款3D闪存技术(由东芝内存官网推出)，现在就是bics闪存。

Bics flash在2d时代用电荷陷阱代替浮栅结构，将其转化为垂直堆叠形式。

bics 3D闪存的出现，让闪存的发展再次充满活力。更大的存储单元可以容纳更多的电子，闪存的耐用性和可靠性大大提高。

bics闪存的存储密度可以通过增加垂直方向上闪存单元的堆叠层数来扩展。

同时，bics 3D闪存也可以像过去的2d平面闪存一样，将多个闪存芯片堆叠封装成同一个粒子，从而实现更高的闪存容量。

为了减少干扰，东芝还率先在3d闪存中使用先进的tsv硅通孔技术，取代了以前的引线键合工艺，从而提高了闪存的可靠性。

除了bics 3d闪存，东芝今年还公布了3d xl高性能闪存。通过使用更短的位线和字线以及设计更多的平面，可以实现将闪存延迟减少十倍的目标，满足未来企业级高性能计算对闪存的需求。