Bên trong V-NAND 900 lớp của Samsung: Chip đột phá và cuộc chiến lưu trữ AI

Samsung Đã Xây Dựng Nguyên Mẫu NAND 900 Lớp Như Thế Nào

Bước đột phá 900 lớp của Samsung không hẳn là câu chuyện về kỹ thuật khắc tinh vi, mà là câu chuyện về độ chính xác trong liên kết. Quy trình Liên kết Đa điểm Tế bào (CMB) của công ty kết hợp hai tấm wafer chứa ô nhớ 450 lớp được chế tạo độc lập thành một gói chip mật độ cao duy nhất . Bằng cách tách biệt khu vực ô nhớ lõi khỏi các mạch logic ngoại vi và chế tạo chúng trên các tấm wafer khác nhau, Samsung đã lách qua được những thách thức vật lý ngày càng lớn của việc khoan lỗ và xếp lớp trên cùng một đế nền.

Ba rào cản kỹ thuật lớn đã phải được giải quyết để biến điều này thành hiện thực:

• Cong vênh tấm bán dẫn (Wafer Warpage): Khi số lớp tăng lên, ứng suất cơ học có thể khiến tấm wafer bị cong vênh, khiến việc liên kết với độ chính xác cần thiết là bất khả thi. Samsung đã triển khai một thiết kế mâm cặp trên (upper-chuck) tiên tiến giúp giữ mỗi tấm wafer 450 lớp phẳng hoàn hảo trong suốt quá trình liên kết .
• Lỗi căn chỉnh: Một sai lệch ở cấp độ micron giữa hai tấm wafer có thể khiến toàn bộ con chip trở nên lỗi. Samsung đã khắc phục điều này bằng một kỹ thuật độc quyền "hiệu chỉnh chồng lớp mới" để loại bỏ các lỗi căn chỉnh trong quá trình liên kết .
• Xác minh chức năng: Một nguyên mẫu chỉ có ý nghĩa nếu nó hoạt động. Samsung đã xác nhận rằng hệ thống 900 lớp tích hợp cho thấy đặc tính vận hành tế bào bình thường, chứng minh kỹ thuật này không chỉ là một bài tập xếp chồng lý thuyết mà là tiền đề khả thi cho một sản phẩm thương mại .

Samsung cũng được cho là đã giới thiệu các cấu trúc đường bit (BL) và đường từ (WL) mới để giảm tiêu thụ điện năng và thu nhỏ kích thước chip tổng thể, đồng thời đang khám phá công nghệ cắt wafer bằng laser để cải thiện tỷ lệ thành phẩm .

Thị Trường NAND Là Một Nồi Áp Suất Khổng Lồ

Dù nguyên mẫu 900 lớp của Samsung là một tuyên bố mạnh mẽ về vị thế dẫn đầu trong nghiên cứu và phát triển dài hạn, vị trí của hãng trên thị trường đại chúng trong ngắn hạn vẫn chưa có gì là chắc chắn. Bối cảnh của thị trường NAND flash phân mảnh và cạnh tranh hơn so với DRAM, và Samsung đang phải đối mặt với áp lực từ nhiều phía .

SK Hynix đã dẫn đầu về sản xuất hàng loạt. Vào tháng 8 năm 2025, SK Hynix trở thành công ty đầu tiên trên thế giới bắt đầu sản xuất hàng loạt chip NAND 4D 321 lớp . Việc triển khai V9 QLC NAND (286 lớp) của chính Samsung được cho là đã bị trì hoãn đến nửa đầu năm 2026, làm dấy lên những câu hỏi về tốc độ thương mại hóa của hãng .

Các đối thủ thứ cấp đang nhanh chóng bắt kịp. Nhà sản xuất Trung Quốc YMTC đã bắt đầu sản xuất hàng loạt NAND 294 lớp vào đầu năm 2025 và đang phát triển công nghệ trên 300 lớp, thu hẹp khoảng cách công nghệ . Các đối thủ cạnh tranh như Kioxia và SanDisk (trước đây là Western Digital) đang thực hiện những khoản đầu tư mạnh mẽ ngay cả khi hai gã khổng lồ Hàn Quốc – Samsung và SK Hynix – đã chuyển một lượng vốn đáng kể sang mảng HBM đang bùng nổ dành cho các cỗ máy gia tốc AI . Sự tập trung chiến lược này đã tạo ra cơ hội cho các đối thủ cố gắng giành lấy thị phần NAND .

Động lực về giá và cung rất mong manh. Các nhà sản xuất NAND hàng đầu đã cùng cắt giảm sản lượng trong nửa cuối năm 2025 để đẩy giá lên cao, và Samsung được cho là đang cân nhắc việc tăng giá từ 20–30% cho năm 2026 . Số lớp cao hơn về bản chất làm giảm chi phí sản xuất trên mỗi bit, nhưng việc cố gắng tăng giá mạnh trong khi các đối thủ tăng cường nguồn cung là một hành động cân bằng rất khó khăn .

Bất chấp những áp lực này, tình hình tài chính tổng thể của Samsung đã tăng vọt. Trong quý báo cáo gần nhất, doanh thu NAND của hãng đã tăng hơn gấp đôi so với cùng kỳ năm ngoái, đạt 13,51 tỷ USD, mở rộng thị phần theo doanh thu từ 28% lên 31,6% . Tuy nhiên, để duy trì vị trí dẫn đầu đó đòi hỏi sự thực thi liên tục về mặt công nghệ và thương mại.

Vì Sao Cuộc Đua Số Lớp Lại Là Chuyện Một Mất Một Còn Đối Với AI

Cuộc cạnh tranh để xếp chồng nhiều lớp NAND hơn không chỉ là một cuộc chiến tiếp thị giữa các nhà sản xuất chip; đó là yếu tố nền tảng cho làn sóng hạ tầng AI tiếp theo. Sự tăng trưởng bùng nổ của các trung tâm dữ liệu AI đang thúc đẩy nhu cầu về bộ nhớ đồng thời phải dày đặc hơn, nhanh hơn và rẻ hơn.

1. Lưu Trữ Dày Đặc Cho Tập Dữ Liệu Khổng Lồ
   Các cụm máy chủ huấn luyện AI yêu cầu các tập dữ liệu khổng lồ phải được lưu trữ cục bộ để truy cập nhanh và lặp lại. Số lớp cao hơn sẽ đóng gói được nhiều dung lượng hơn vào cùng một kích thước vật lý của ổ SSD, điều này rất cần thiết cho các trung tâm dữ liệu siêu lớn (hyperscale), nơi từng milimet không gian tủ rack đều vô cùng quý giá . Điều này cũng đẩy nhanh quá trình thay thế các ổ cứng HDD chậm hơn bằng các ổ SSD dung lượng cao trong các trung tâm dữ liệu AI, nơi việc truy cập dữ liệu theo thời gian thực là điều kiện tiên quyết .

2. Chi Phí Trên Mỗi Bit Giảm Triệt Để
   Mỗi bước nhảy vọt về thế hệ trong xếp chồng NAND 3D đều trực tiếp làm giảm chi phí lưu trữ một bit dữ liệu. Khi các tác vụ AI tạo ra hàng petabyte văn bản, hình ảnh, âm thanh và video, việc lưu trữ hiệu quả về chi phí là yếu tố then chốt để mở rộng quy mô các tác vụ suy luận và huấn luyện AI một cách kinh tế . Ngành công nghiệp đang chạy đua để sản xuất chip QLC 2Tb vào năm 2026, một cột mốc sẽ tiếp tục giảm chi phí cho các ổ SSD doanh nghiệp vốn rất "khát" dữ liệu .

3. Kích Hoạt Một Kiến Trúc Bộ Nhớ AI Mới
   Có lẽ quan trọng nhất, NAND flash đang chuyển đổi từ bộ nhớ lưu trữ thuần túy thành một thành phần chủ động trong hệ thống phân cấp bộ nhớ AI. Các kiến trúc mới như HBF (Bộ nhớ gần dung lượng cao) đang được thiết kế để cung cấp một lớp flash băng thông cao nằm giữa HBM hiệu suất cao và bộ nhớ SSD dung lượng lớn nhưng chậm hơn, qua đó tăng cường hiệu quả dung lượng HBM cho "dữ liệu ấm" . Tương tự, khái niệm AI SSD thông minh tích hợp các đơn vị tính toán trực tiếp vào ổ lưu trữ để thực hiện tiền xử lý dữ liệu (như lọc hoặc định dạng lại) trước khi gửi đến GPU, giúp giảm tải công việc và giải phóng các nút thắt bộ nhớ . Những thay đổi kiến trúc này là bất khả thi nếu không có mật độ khổng lồ và chi phí thấp mà các loại NAND 400, 900, và cuối cùng là trên 1.000 lớp sẽ mang lại.

Báo cáo nghiên cứu của Counterpoint về việc mở rộng lên NAND 3D 1.000 lớp đã tóm tắt thách thức một cách gọn gàng: các nhà cung cấp cần phải "đạt được các kiến trúc NAND 3D dày đặc hơn nhưng phải hoàn hảo với hiệu suất không tì vết, phù hợp tuyệt vời với khả năng ngày càng tăng của máy tính và DRAM khi chúng ta bước vào kỷ nguyên AI" . Nguyên mẫu 900 lớp của Samsung là một tín hiệu hữu hình cho thấy nửa đầu của mục tiêu đó – bộ nhớ dày đặc đến mức khó tin và hiệu suất cao – đã nằm trong tầm tay.