近两年来，随着闪存粒子密度的增加和价格的下降，固态硬盘成为热门话题； 今天有机会和大家交流了关于闪光粒子的技术。 闪存(Flash )是HDD的非易失性存储器，闪存分为NOR Flash和NAND Flash，NOR Flash作为存储器可以直接使用执行程序，与DDR、SDRAM或RDRAM相比
学习模拟电路的学生很熟悉，根据模拟电气原理，晶体管分为两部分。 一种主要基于载流子用于电流放大的双极晶体管，另一种称为CMOS场效应晶体管，是由电场控制的金属氧化物半导体。 NAND Flash基于场效应P/N沟道和漏极、栅极技术用浮栅Mosfet对栅极充电来存储数据。 一个晶胞叫单元，给单元充电是编程和写入数据，根据电平的高低来判断数据是0还是1。 在SLC粒子型Flash中，冲击电荷读出到阈值电平时为高电平，一般表示数据0。
NAND Flash SSD和HDD的一个主要区别是SSD根据Flash控制电路的门原理读写对应的地址数据，不需要用笨拙的机械头定位数据； 二是SSD在充电写入数据之前，必须消除原始数据，每次充电和放电都被称为一次P/E (编程/擦除)，一个SSD的寿命与能执行P/E操作的次数有很强的相关性。 各Flash粒子的P/E操作次数不同，P/E操作次数越多，对应Flash粒子的SSD寿命越长，可靠性越高，价格也越高。
根据存储在蜂窝中的比特数据位的不同，NANDFlash可以分为SLC、MLC、TLC，其中MLC还可以分为eMLC、MLC、cMLC。 由于结构的不同，会产生粒子间的贮藏能力、性能、可靠性的差异。
SLC(singlelevelCell )是单层存储单元，在一个cell中只存储1比特的数据(0/1)，写入数据后，判定写入数据值的电压的区间小，所以可改写次数和可靠性也最高
MLC (多级单元)多层存储单元存储密度大，可以在一个单元中存储2比特数据(00/01/10/11 )。 与SLC相比，判断写入cell的电压值区分2bit数据很复杂。 NANDFlash的物理属性(改写次数通常为3K左右，另外，由于2bit数据的读写，MLC速度比SLC慢，但容量大，价格比较便宜。
EMLC(enterpriseMLC )和MLC (consumer MLC )均采用MLC技术，区别主要在于NANDFlash滤波器参数、制作技术和测试方法。 用不同的标准定义粒子，eMLC经过严格的测试和企业级标准筛选，仅次于可靠性和寿命最高的MLC； 筛选eMLC/MLC后制成cMLC，可靠性和使用寿命稍差，但成本低，一般存在于个人消费和企业不重要的APP应用。
TLC(triplelevelCell )三层式存储单元在一个单元中存储3比特数据(000-111 )，数据密度更大，根据判定电压写入单元数据的难易度更高，因此SLC的改写次数可靠性和性能低，具有成本优势，一般用于个人消费产品(不能满足企业产品的要求)
为了进一步提高SSD磁盘的寿命，存储(SSD/HDD )供应商通过纠错技术(与用户数据的生成一起写入磁盘)在粒子上纠正静默错误。 在数据写入时，使用ECC码写入校验位，如果数据由于位反转而发生静默错误，则在读取数据时能够使用ECC校正位，将正确的数据发送回主机。 典型的ECC校正机制有8bit/512bit、32bit/2KB，分别能够进行512bit中的8bit数据检验和2KB中的32bit数据错误的检验，如果错误的bit超过8/32bit，则ECC
另一方面，固态硬盘制造商采用Over-provisioning技术来提高闪存的寿命。 SSD的写入单位为Page，删除单位为Block，对某一块的Block写入达到一定次数后，Block无效(写入的数据无法判定识别)，因此SSD也更换不良块，提高SSD整体的寿命
虽然NAND Flash现在处于绝对的王者位置，但是传统的NAND Flash由于线性串联的Mosfet存储结构的限制，其容量很难增大。 一种可行的方法是提高存储密度，目前NAND Flash的存储密度可以达到微米甚至纳米级； 但是，随着密度变高，由于存储单元Cell浮置栅极周边的电容耦合，存储数据的能力极端下降。
因此3d闪存技术的出现标志着闪存的发展
了方向，3D-Flash技术主要有下面三个方向。
忆阻Memristor存储技术
忆阻器本质上是一种有记忆功能的非线性电阻，通过控制电流的变化可改变其阻值，如果把高阻值定义为“1”，低阻值定义为“0”，通过这种电阻变化实现存储数据的功能。
美光/英特尔联合推出3D XPoint忆阻器存储技术，SanDisk/惠普达成合作协议，此次合作以惠普忆阻器技术和SanDisk的非易失性存储器技术创造一个新的企业级存储解决方案。忆阻器存储在访问速度上Flash存储快1000倍。
3D XPoint是一种立体化的存储技术，它看起来与同为3D设计的NAND技术相似，但本质却不同，3D XPoint并不单纯是NAND，而是一种新的非易失性存储技术。3D XPoint技术还允许存储单元被堆叠到多个层中，这样就可以有效提升存储介质的容量。
3D-水平NAND Flash堆叠技术
基本思路实现对现有的NAND浮栅结构进行堆叠，获得与普通 NAND 浮栅相同的横向可扩展性和存储密度，另外采用氮化硅串接技术来代替浮栅的电荷捕获闪存方法。
串联存储器的存取可通过在低级非存储器中形成一个反型沟道来避免Cell的浮栅电容耦合。这种反型沟道及其相关耗尽区为存储介质中所捕获的电荷提供了高水平电荷保护，免受应用于这些底部存取器的传输电压的干扰。此外，这种双栅结构是公认的良好横向可微缩性方法，它通过使顶部和底部设备之间实现密切的静电相互作用来消除短通道效应。
3D-垂直NAND Flash堆叠技术
三星电子推出独家专利3D V-NAND闪存技术，提升了产品的容量、速度和可靠性。3D V-NAND不是使用新工艺来缩小Cell单元和提供存储密度，而是选择了堆叠更多层数。
传统NAND Flash使用的是浮栅极Mosfet技术，充电/放电容易损坏栅极；三星采用控制栅极和绝缘层将Mosfet环形包裹起来提升了储存电荷的的物理区域，从而提高性能 和可靠性。
3D V-NAND技术把Cell3D化，使得在垂直方向无限堆叠扩展，三星放弃了传统的浮栅极Mosfet，降低了写入时的电荷消耗，闪存寿命得到大幅提升，为未来SSD的发展开辟非常广阔的空间。
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