三星 V10 Bonding V-NAND(简称 BV-NAND)是其第十代 3D NAND 闪存架构。与传统上单纯继续“向上堆层”不同,V10 的核心思路是把存储单元阵列与外围控制电路分别制造,再通过晶圆键合组合起来,同时用分段堆栈的方式突破400层以上的制造难题。
三星将 V10 定位为面向 AI 时代的存储技术,目标是为 AI 系统提供更高容量、更快数据传输和更低能耗的 NAND 存储。
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400层以上并非只是“堆得更高”
三星表示,V10 拥有超过400条字线(Word Line,WL)。字线数量通常与 3D NAND 的垂直堆叠规模密切相关,但当堆叠越来越高时,刻蚀、对准、连接和电气性能控制都会变得更加困难。
为此,V10采用“三堆栈 HARC Merge”工艺。简单来说,三星没有试图一次性制造一个超过400层的完整结构,而是将存储单元层分成三段,分别制造后再进行垂直连接。
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其中,HARC 指高深宽比(High Aspect Ratio Contact)相关工艺。三星还结合 Multi Hole 和 Zero Dummy Hole 技术,以应对超高层数结构带来的工艺压力。
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这种方法的意义在于,NAND 密度提升并不是简单增加层数即可完成。堆栈越高,制造过程中的深孔加工、层间对准和信号传输就越难控制。将结构拆分成多个部分,可以在继续扩大垂直架构的同时,降低部分工艺限制。现有资料确认了三堆栈结构及相关技术,但并未完整披露每一个制造步骤的工艺细节。
晶圆键合架构究竟改变了什么?
V10 将 NAND 存储单元阵列与外围电路(Peripheral,简称 Peri)分开处理。三星先在不同晶圆上分别制造这两部分,再将晶圆键合在一起。
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这样做的好处是,存储单元阵列和负责控制、驱动及信号处理的外围电路可以独立设计和优化。三星表示,这种 Bonding V-NAND 架构有助于提升存储密度,也能够支持更高性能的外围电路,从而推动 I/O 性能和能效改善。
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换句话说,V10 并不是只依赖把单个晶圆上的 NAND 结构做得更高,而是通过“分开制造、最后键合”的方式,重新分配存储阵列与控制电路的设计空间。
“Full capping”设计:哪些信息已经确认?
所给报道将“full capping”描述为一种版图布局:下方的外围电路裸片与上方存储单元阵列裸片采用相匹配的占地范围,而不是让下方裸片向外延伸。理论上,这种布局有助于控制芯片和封装面积,同时保留存储阵列与外围电路分开制造的优势。
不过,需要区分已经公开的架构信息与尚未充分验证的几何细节。三星的主要资料和现有报道明确支持“存储单元与外围电路分别制造并进行晶圆键合”这一大架构,但并没有独立、完整地确认“full capping”一词所涉及的具体版图尺寸关系或全部实现方式。因此,对外围电路如何精确匹配上层阵列占地范围的描述,应保持谨慎。
相比 V9,V10 宣称提升多少?
三星公布的 V10 对比第九代 V-NAND(V9)数据如下:
- 位密度: 提升超过58%;
- I/O 速度: 超过4.8 Gbps,较上一代提升超过33%;
- 功耗: 降低超过25%。
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更高的位密度意味着,在相近的芯片面积内可以存储更多数据,也有助于设计更大容量的企业级 SSD。三星已将 V10 与最高128 TB容量的 SSD 方案以及下一代 PCIe Gen7 SSD 联系起来,但这些属于公司规划或相关报道中的应用方向,并不等同于已经上市的具体产品。
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需要注意的是,上述数字是三星公布的性能宣称,并非独立实验室的基准测试结果。现有资料也无法说明这些提升在不同 SSD 产品、控制器配置或实际工作负载下会如何具体体现。
为什么 AI 数据中心需要更高密度的 NAND?
AI 数据中心需要保存训练数据、模型检查点以及大量中间和结果数据。NAND 并不能替代高带宽 DRAM,尤其不能直接等同于 HBM 的带宽特性;但在容量型存储层中,NAND 可以凭借较高密度和较低单位容量能耗,承担大规模数据保存任务。
因此,V10 更适合被理解为三星 AI 内存与存储组合中的“容量层”方案,而不是高带宽内存的替代品。
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三星在 FMS 2026 上还展示了 zHBM 和 zNAND-O:
- zHBM: 一种将高带宽内存更靠近、甚至垂直置于 AI 加速器上方的概念架构;
- zNAND-O: 基于 V-NAND 技术开发的高性能 NAND 方案,目前以四层和八层版本进行开发。
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三者的共同方向,是通过三维堆叠或垂直集成,缓解 AI 系统面临的空间、带宽、功耗和散热约束。V10 是其中偏向大容量存储的一环,而 zHBM 和 zNAND-O 在所给证据中仍属于概念或开发架构,尚无已确认的量产时间表。
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商业化时间表仍未确定
三星在2026年 Future of Memory and Storage(FMS)会议上将 V10 作为原型和下一代技术进行展示。8月31日公布的采访及相关资料没有给出明确的大规模量产或出货日期。
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因此,关于 V10 何时商业化、2027年推出第11代 NAND,以及2030年实现1000层 NAND 的说法,都不应被当作三星已经确认的承诺。此前部分报道曾提到1000层目标,但这与三星公布一份确定的时间表并不是一回事。
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目前最确定的结论是:V10 展示了三星通过三堆栈存储单元架构,以及存储单元阵列与外围电路晶圆键合,推进400层以上 V-NAND 的路线。三星同时宣称,V10 相比 V9 在位密度、I/O 速度和功耗方面均有明显改善;至于何时转化为量产 SSD,以及后续世代的推进速度,仍有待三星进一步公布。