SD NAND 的 SLC 晶圆最大容量目前被限制在 4GB 左右,而无法实现 32GB 或 64GB,这主要由技术、成本和市场需求等多重因素共同决定:
2.2D 工艺的物理极限
传统
2D NAND 的制程微缩已接近物理极限,而 SLC 的结构特性使其难以通过进一步缩小制程来提升容量。例如,东芯半导体指出,2D SLC
NAND 的最大容量仅能做到 16Gb(2GB),而 3D NAND 起步容量即达 512Gb(64GB)。尽管 3D NAND
技术可通过垂直堆叠提升密度,但 SLC 在 3D 结构中的应用仍面临技术挑战,如高深宽比刻蚀和堆叠层数的限制。
SD NAND 作为嵌入式存储设备,其控制器通常遵循 SD 2.0 协议,默认支持 SDSC 或 SDHC 标准。例如,FAT16 文件系统最大支持 4GB,而 FAT32 虽支持到 32GB,但实际应用中因控制器设计可能受限。
控制器的设计瓶颈
SD NAND 的控制器需集成坏块管理、磨损均衡和纠错算法(如 BCH/LDPC),这些功能在大容量下复杂度显著增加。例如,SLC 晶圆的高擦写寿命(10 万次)要求控制器具备更高效的磨损均衡算法,而高容量会导致算法实现难度和成本上升。
市场需求的导向
SLC
的核心优势在于高可靠性和长寿命,主要应用于工业控制、车载系统等对稳定性要求高但容量需求中等的场景。例如,SD NAND 的主流容量为
128MB-4GB,适用于替代普通 TF
卡。大容量的SLC成本一般方案公司接受不了,导致无法大批量生产,晶圆每次生产量较大,而买家较少,造成供需关系失衡。
替代技术的兴起
随着
3D NAND 和 QLC/PLC 技术的发展,大容量存储需求可通过堆叠层数和多电平存储实现。例如,SK 海力士的 238 层 4D NAND
技术可在不增加芯片尺寸的情况下提升容量。而 SLC 则逐渐被 3D XPoint 等新兴技术替代,后者在速度和寿命上更具优势。
SD NAND 的 SLC 晶圆容量限制是物理结构、接口协议、成本效益和市场需求共同作用的结果。随着 3D NAND 和多电平存储技术的普及,SLC 的应用场景已逐渐收缩至高可靠性、中小容量领域。未来,若 3D SLC 技术能突破成本和工艺瓶颈,或可能在特定领域实现更大容量,但短期内仍难以替代 MLC/TLC 在大容量市场的主导地位。