从2D到3D NOR闪存的转变

摘要：在不断发展的电子领域，对更高性能、更高存储密度和更小电路板面积的需求都在不断突破现有技术的极限。随着系统日益复杂，对能够满足这些需求的存储器组件的需求也变得至关重要。3D NOR 闪存技术即将问世，它比传统的 2D NOR 闪存有了显著改进，有望重新定义非易失

3D NOR 闪存技术即将问世，有望重新定义非易失性存储器的未来。

在不断发展的电子领域，对更高性能、更高存储密度和更小电路板面积的需求都在不断突破现有技术的极限。随着系统日益复杂，对能够满足这些需求的存储器组件的需求也变得至关重要。3D NOR 闪存技术即将问世，它比传统的 2D NOR 闪存有了显著改进，有望重新定义非易失性存储器的未来（图 1）。

要理解这种转变的意义，首先要了解 NOR 和 NAND 闪存的基础知识，然后才能理解从 2D NOR 到 3D NOR 的转变。

NOR 闪存以其在要求严格的“就地执行”应用中的快速随机读取速度、高可靠性以及在极端温度下的功能性而闻名。由于其高写入耐久性，NOR 闪存已成为代码存储至关重要的应用（例如汽车、云计算和工业系统）以及可能需要多次更新的应用（例如无线传输）的主流选择。

另一方面，NAND 闪存更适合用于数据存储，它提供更高的密度和更低的单位成本，但不具备 NOR 闪存的其他优势。因此，这两种设备都能解决各自市场中的独特挑战。

随着人工智能、物联网和边缘计算的蓬勃发展，应用格局不断演变，2D NOR 闪存的局限性也愈发凸显。这些应用及其用户需要更高的密度，同时仍需保留 NOR 的高可靠性优势。因此，3D NOR 闪存的优势凸显，因为它能够通过提供更高的密度、更强的可扩展性和更高的可靠性来应对这些挑战。

从人工智能驱动的解决方案到汽车高级驾驶辅助系统，现代应用日益复杂，这要求存储器解决方案不仅要提供更高的密度，还要提供更快的访问时间和更高的可靠性。传统的 2D NOR 闪存虽然在许多应用中都有效，但已达到其物理和性能极限。2D NOR 闪存的平面架构限制了其可扩展性，使其难以满足日益增长的对更高密度和更低延迟存储器的需求。

3D NOR 闪存正是为此而生。通过垂直堆叠存储单元，3D NOR 闪存克服了 2D NOR 架构固有的可扩展性问题。例如，以旺宏电子 (Macronix) 的存储器产品线为例，2D NOR 闪存可以在单个芯片上实现 512 Mb 的容量，因此要实现更高的密度，需要采用包含多个芯片的系统级封装 (SIP)。而 3D NOR 闪存则可以在单个芯片上实现 4 Gb 的容量。

垂直堆叠可在相同尺寸内实现更高的存储密度，这使得 3D NOR 成为需要在有限物理面积内存储大量非易失性存储器的应用的理想解决方案（图 2）。通过利用这种架构，终端系统解决方案提供商可以减少对多个存储设备（例如 eMMC 和/或 NAND）的需求。此外，3D NOR 闪存具有更短的延迟，从而提高了启动性能，这对于需要近乎即时访问存储数据的应用至关重要。

3D NOR 架构的其他优势包括：由于独立存储设备之间的数据传输减少，整体功耗得以降低；由于设备受攻击的可能性降低，安全性也得到提升。此外，得益于先进的架构，3D NOR 闪存的可靠性也得到了提升，使其成为数据完整性至关重要的行业（例如汽车和工业领域）的理想选择。

3D NOR 闪存将证明其突破非易失性存储器极限的潜力。3D NOR 闪存的核心技术特性凸显了其成为存储器市场颠覆者的巨大潜力。以下列举其部分突出特性：

密度是 2D NOR 的八倍。3D NOR 闪存最显著的优势之一是它能够实现比 2D NOR 闪存高达八倍的密度。垂直堆叠可使 3D 架构在单个芯片上实现 4 Gb，而 2D 架构的最大密度能力为 512 Mb。这可以使单芯片解决方案实现从 1 Gb 到 4 Gb 的存储密度。这种密度的增加可以在相同的物理占用空间内存储更大的数据集，从而解决了当今内存市场中最紧迫的挑战之一（图 3）。然后，可以通过引入堆叠芯片配置来支持更高密度的应用，以提供高达 8 Gb 的存储空间。这种灵活性使 3D NOR 闪存适用于从消费电子产品到高端工业系统的广泛应用。