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時隔7年，三星重啟Z-NAND技術

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時隔7年，三星重啟Z-NAND技術

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本文由半導體產業縱橫（ID：ICVIEWS）綜合
三星正致力于重新開發Z-NAND ， 其性能目標達到傳統NAND閃存的15倍 。

三星電子在擱置七年后 ， 正決定重新啟用 Z-NAND 內存技術 ， 并將其定位為滿足日益增長的人工智能 (AI) 工作負載需求的高性能解決方案 。 此舉在美國舉辦的 2025 年未來內存與存儲 (FMS) 論壇上宣布 ， 標志著三星再次進軍高端企業存儲領域 。
據報道 ， 在此次活動中 ， 三星內存業務執行副總裁Hwaseok Oh表示 ， 公司正致力于重新開發Z-NAND ， 其性能目標達到傳統NAND閃存的15倍 ， 同時將功耗降低多達80% 。
即將推出的 Z-NAND 一代將采用 GPU 發起的直接存儲訪問 (GIDS) 技術 ， 使 GPU 能夠直接從存儲器中獲取數據 ， 而無需經過 CPU 或 DRAM 。 該架構旨在最大限度地降低延遲 ， 并加速大型 AI 模型的訓練和推理 。
專為解決人工智能瓶頸而打造三星 Z-NAND 的復蘇反映了更廣泛的行業轉變 ， 因為快速擴展的 AI 模型超越了傳統的存儲基礎設施 。 在當前的系統中 ， 數據先從 SSD 經由 CPU 移動到 DRAM ， 然后再到達 GPU ， 這造成了嚴重的瓶頸 ， 導致性能下降并增加能耗 。
三星支持 GIDS 的架構旨在消除這些瓶頸 ， 允許 GPU 將大型數據集從存儲器直接加載到 VRAM 中 。 Oh 指出 ， 這種直接集成可以顯著縮短大型語言模型 (LLM) 和其他計算密集型 AI 應用的訓練周期 。
三星于 2018 年首次推出 Z-NAND 技術 ， 推出了 SZ985 Z-SSD ， 這是一款面向企業級和 HPC 應用的高性能 NVMe SSD 。 這款 800GB 固態硬盤基于 48 層 V-NAND 和超低延遲控制器 ， 順序讀取速度高達 3200MB/s ， 隨機讀取性能為 750K IOPS ， 寫入速度為 170K IOPS ， 延遲均低于 20 微秒 。 它的性能比現有 SSD 高出五倍以上 ， 讀取速度比傳統的 3 位 V-NAND 快十倍以上 。
SZ985 還配備了 1.5GB 的節能 LPDDR4 DRAM ， 額定寫入容量高達 42PB ， 足以覆蓋一部全高清電影 840 萬次 。 其可靠性由 200 萬小時的平均故障間隔時間 (MTBF) 提供支持 。
【時隔7年，三星重啟Z-NAND技術】盡管 Z-NAND 規格令人印象深刻 ， 但由于成本高昂且容量相對較低 ， 其市場應用有限 。 此外 ， Z-NAND 的推出還面臨著來自英特爾和美光 3D XPoint 技術的競爭阻力 ， 后者被冠以 Optane 的品牌并進行了商業化 。
重新審視與 3D XPoint 的競爭2016-2017年 ， 三星 Z-SSD 成為英特爾和美光 3D XPoint 的直接競爭對手 ， 這兩家公司都瞄準了 DRAM 和 NAND 之間的性能差距 。 與標準 SSD 相比 ， Z-SSD 的響應時間提高了 4 倍 ， 讀取速度提高了 1.6 倍 ， 同時還利用三星現有的 NAND 技術降低了生產成本 。
據報道 ， 雖然3D XPoint宣稱其理論速度比SSD快1000倍 ， 而成本卻是SSD的4到5倍 ， 但其實際性能始終達不到這些要求 。
在實際測試中 ， 3D XPoint 固態硬盤的性能大約比傳統固態硬盤快 6 到 10 倍 。 分析師指出 ， 三星采用成熟的 3D NAND 技術 ， 使其能夠以更低的生產成本提供具有競爭力的替代方案 。
由于市場采用率低迷 ， 英特爾最終于2022年關閉了傲騰（Optane）業務 ， 這為三星在高端非易失性存儲器市場重振雄風創造了機會 。 Z-NAND的復興正逢其時 ， 能夠滿足人工智能、大數據和物聯網等對超低延遲和高耐用性有更高要求的應用需求 。
押注人工智能存儲前沿三星決定重新開發 Z-NAND ， 體現了其在 AI 時代向不斷發展的數據中心架構的戰略轉變 。 該技術以 GIDS 為核心 ， 專為以 GPU 為中心的系統量身定制 ， 優先考慮低延遲和能源效率 。
三星雄心勃勃 ， 力求將性能提升至現有 NAND 的 15 倍 ， 并正在將其下一代 Z-NAND 定位于填補英特爾 Optane 退出后留下的空白 。 隨著人工智能系統對能夠模擬 DRAM 速度并保留 NAND 存儲容量的內存的需求日益增長 ， Z-NAND 或將成為未來計算基礎設施的關鍵推動因素 。
然而 ， 與 Z-NAND 的積極推進態勢不同 ， 三星在另一項關鍵存儲技術的發展上卻面臨著延緩的挑戰 。
下一代430層堆疊的V10 NAND Flash面臨挑戰據報道 ， 面臨復雜的內外部挑戰 ， 三星目前正就其下一代430層堆疊的V10 NAND Flash 的量產策略進行深度審慎評價 ， 原預計于2025年下半年啟動 ， 現在則可能推遲到2026年上半年才能進行大規模的量產投資 。 至于延宕的主因 ， 包括高堆疊層數NAND Flash 需求的市場不確定性、引進新技術所伴隨的龐大成本壓力 ， 以及新制程技術實際應用上的困難 。
報道稱 ， V10 NAND Flash 是三星在儲存技術領域的最新里程碑 ， 其設計核心在于采用了約430層堆疊的儲存單元（Cell） ， 這比目前市面上三星最先進的V9 NAND（預估約290層堆疊）高出了超過100層 。
業界之前普遍預期 ， 三星電子有望在2025年下半年便啟動V10 NAND Flash 的量產投資 。 然而 ， 截至本月 ， 三星電子仍未能敲定V10 NAND Flash 所需的蝕刻等關鍵制程設備的供應鏈 。 這主要歸因于高堆疊層數的NAND Flash 產品的市場需求存在不確定性 ， 以及導入全新制程技術所衍生的成本效益問題 ， 這些因素都嚴重阻礙了投資的步伐 。
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