铠侠，目光瞄向每单元7位3D NAND

为了存储多于一位，NAND 单元必须保持多个不同的电压电平，这具有挑战性，因为 NAND 制造商必须为这些单元找到合适的材料，然后无错误地记录和读取它们。此外，电压状态的数量随着位数的增加呈指数增长。例如，要存储 4 位，单元必须保持 16 个电压电平 (2^4)，但使用 6 位，该数字会增长到 64 (2^6)。Kioxia 实现每个单元存储 7 位需要保持 128 个电压状态 (2^7)。铠侠在 2022 年国际记忆研讨会 (IMW 2022) 上展示了描述其成就的论文。

Kioxia 必须使用通过外延生长构建的单晶硅通道来存储每个单元的 7 位。单晶硅的电阻比多晶硅低，因此更容易记录此类电池。此外， PC Watch报告称，具有单晶硅的单元晶体管的亚阈值斜率更陡（与传统晶体管相比），而泄漏电流和读取噪声更低 。

这种 NAND 闪存单元现在无法在商业上实现，因此 Kioxia 的科学家们不得不在实验室中制造它们。此外，为了记录和读取它们，他们将芯片浸入液氮（液氮（77°K，-196°C）中）以稳定材料，降低电压要求，减少对隧道绝缘膜的需求，并避免由重写周期引起的单元折旧。

在实验室中构建定制晶体管只是超高密度 NAND 闪存挑战的一半。首先，研究人员必须开发和使用具有适合处理 128 种电压状态的自定义编码方案的自定义控制器。

自 2000 年代初多级单元 (MLC, 2 bpc) NAND 首次亮相以来，NAND 闪存控制器变得越来越复杂。因此，控制器的复杂性是 NAND 生产商和控制器开发人员都熟悉的东西。但能够准确处理 128 个电压电平的控制器可能与微处理器一样复杂且价格昂贵。因此，主要问题是使用昂贵且复杂的 SSD 控制器将 3D NAND 记录密度仅增加 40%（从 5 bpc 到 7 bpc）是否有意义。虽然 最好的 SSD 往往成本很高，但过于先进的控制器可能会使超高容量驱动程序变得过于昂贵，并消除它们的所有优势。

西部数据认为， 即使在 2025 年之后，即使是 PLC 3D NAND（5 bpc）也几乎没有意义。但是 Kioxia 现在展示了每个单元存储 7 位的物理可能性，甚至谈到最终保持每个单元 8 位。