NAND闪存(外文名:NAND Flash)是由
东芝公司于1989年提出的非易失性闪存存储器,通过浮栅晶体管存储数据,以页(512字节)为读写单位,主要应用于
U盘、
移动设备和
数据中心。
其他信息
NAND型闪存以块为单位进行擦除操作。闪存的写入操作必须在空白区域进行,如果目标区域已经有数据,必须先擦除后写入,因此擦除操作是闪存的基本操作。
2025年10月NAND价格环比上涨9%-11%,AI服务器需求达传统服务器3倍,云服务商订单超200EB。人工智能基础设施持续推动需求增长,全球排名前五的NAND闪存供应商总营收环比增长16.5%,接近171亿美元。至2025年11月,部分NAND闪存产品合同价格涨幅已超过60%。
据2025年12月报道,NAND Flash现货价格自9月起已累计上涨超过300%。
根据2025年未来存储大会(FMS)公布的最新数据,中国NAND闪存市场份额达到33%,以470亿美元总规模坐稳全球第二大存储器市场宝座。
2025年11月,
三星电子在国际期刊《
自然》发表关于
铁电材料与
氧化物半导体融合的NAND闪存技术,实现功耗降低96%。
此外,2025年11月,闪迪将NAND闪存合约价大幅调涨50%,为年内第三次涨价。
2025年12月,长江存储旗下
致态品牌发布S001系列固态硬盘,采用原厂NAND闪存颗粒。
2025年四季度,
三星、
海力士等国际存储原厂已向客户发出通知:NAND闪存价格将上调最多30%。
同期,长江存储的NAND堆叠层数从2018年32层提升至2025年232层,追平国际最先进水平,其独创的Xtacking架构使芯片密度提升40%,研发周期缩短三个月。
三星计划2026年量产430层V10 NAND,同时布局400+层远期生产规划。
根据韩国半导体工程师学会发布的《2026年半导体技术路线图》,预计到2040年,NAND闪存将实现2000层堆叠的QLC技术。
2025年12月,
三星电子宣布提高韩国本土NAND闪存生产线的运行效率,并专注于高端产品制造;同时,公司已重启平泽第五工厂的建设,计划于2028年启动量产,以增强先进存储技术供应能力。
2025年12月,SK海力士在SKAI Summit 2025峰会上宣布AI NAND战略,提出AI-N P(性能优化)、AI-N B(带宽提升)和AI-N D(密度发展)三个方向,计划于2026年底推出样品。
我国复旦大学团队研发出全球首颗
二维-硅基混合架构闪存芯片,集成良率达94.3%。
行业推出
PCIe 6.0固态硬盘、128TB企业级eSSD及光接口SSD等产品。
长江存储和合肥长鑫2026年规划产能合计占全球存储芯片产能的18%,
国家大基金两期累计提供超过3000亿元支持。
中国大陆以43%的全球占比连续十季度蝉联最大半导体设备买家,其中
刻蚀机、
薄膜沉积设备国产化率突破60%,支撑
存储芯片产业发展。
美光宣布终止运营消费品牌
Crucial,专注于满足来自于数据中心相关客户需求。
存储芯片短缺已从一个组件级问题升级为宏观经济风险,可能拖累AI驱动的生产力增长。
2025年12月,美光科技发布2026财年第一季度财报,季度营收136.4亿美元,同比增长57%,净利润52亿美元。
存储缺货潮长期存在,新厂建设周期长,预计2027年年底前新增产能有限。
AI NAND发展
SK海力士在SKAI Summit 2025峰会上宣布了AI NAND战略,提出三个发展方向:AI-N P(性能)、AI-N B(带宽)和AI-N D(密度)。
AI-N P旨在最小化AI计算与存储之间的瓶颈,提升处理速度和能效,计划于2026年底推出样品。AI-N B通过HBF技术垂直堆叠芯粒扩大带宽,弥补
HBM容量限制,SK海力士与
闪迪合作推动HBF技术标准化,目标在2026年下半年推出HBF样品。
AI-N D目标是将密度提高到PB级别,实现SSD速度和
HDD成本效益的结合。中长期规划中,2029-2031年NAND将实现400层以上堆叠,并推出PCIe Gen7 SSD和UFS 6.0等产品。
此外,SK海力士正加速产能扩张以支持AI NAND战略,其位于
清州的M15X新工厂已进入投产前的关键准备阶段,专注于DRAM及面向AI应用的存储解决方案,并计划在2027年之前完成龙仁半导体园区内的首座晶圆厂建设。
程序特点
容量和成本
NAND flash的单元尺寸几乎是NOR器件的一半,由于生产过程更为简单,NAND结构可以在给定的模具尺寸内提供更高的容量,也就相应地降低了价格。根据2025年11月分析师报告,AI需求增长推动存储芯片市场供需格局变化,由于存储厂商将主要资源投入
HBM和
DDR5,导致传统NAND Flash供应紧张,芯展速董事长孙丹在2025年12月指出,AI服务器的NAND容量需求是普通服务器的3倍,这一结构性变化加剧了供需失衡,同时,PC行业正处关键换机周期,微软于2025年10月14日终止
Windows 10支持,企业需在2025-2026年大规模更新设备以转向
Windows 11或
AI PC,进一步刺激需求并加剧供需失衡。2025年12月存储芯片现货价格大幅飙升,
DDR4颗粒年内涨幅超4倍,渠道端出现惜售囤货现象,NAND Flash现货价格自2025年9月以来累计上涨超过300%。终端厂商面临巨大利润压力,戴尔于2025年12月17日起提高所有商用产品价格,涨幅在10%-30%之间,
惠普CEO也警告2026年下半年可能上调价格,指出内存芯片约占一台PC成本的15%-18%。芯展速分析指出,当前供需缺口已达20%-30%,远超5%的临界值,导致价格波动幅度显著扩大。
三星电子宣布通过融合
铁电材料与氧化物半导体技术实现NAND闪存功耗降低96%。三星电子设备解决方案部门(DS)预计2026年NAND闪存等存储芯片业务将带动营业利润同比增长3倍至61.8万亿韩元,根据2025年12月市场动态,NAND方面企业级SSD合约价2025年四季度和2026年一季度各涨价50%以上,2D NAND Flash缺货程度加剧,
MLC NAND价格年内有望翻倍,为应对供应紧张,芯展速推出GEN6系列产品,通过系统架构创新实现在产能受限背景下的效率提升,该方案已获主要AI服务器厂商认证,
SLC NAND自2025年三季度起季度涨幅15%+,并预计2026年上半年上涨30%+,芯展速援引
摩根士丹利预测,到2027年全球存储市场规模将突破3000亿美元,超级周期持续时间可能超过现有分析师预期。
NOR flash占据了容量为1~16MB闪存市场的大部分,而NAND flash只是用在8~128M B的产品当中,这也说明NOR主要应用在代码存储介质中,NAND适合于数据存储,NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC存储卡市场上所占份额最大。
中信证券指出,
存储芯片行业供不应求预计至少持续至2026年底,当前处于超级景气周期初期,合约价涨幅在2026年一季度末前有望扩大或维持。
物理构成
NAND Flash 的数据是以bit的方式保存在memory cell,一般来说,一个cell 中只能存储一个bit。这些cell 以8个或者16个为单位,连成bit line,形成所谓的byte(x8)/word(x16),这就是NAND Device的
位宽。这些Line会再组成Page,(NAND Flash 有多种结构,例如NAND Flash 是K9F1208,下面内容针对
三星的K9F1208U0M),每页528Bytes(512byte(Main Area)+16byte(Spare Area)),每32个page形成一个Block(32*528B)。具体一片flash上有多少个Block视需要所定。再例如三星k9f1208U0M具有4096个block,故总容量为4096*(32*528B)=66MB,但是其中的2MB是用来保存
ECC校验码等额外数据的,故实际中可使用的为64MB。
NAND flash以页为单位读写数据,而以块为单位擦除数据。按照这样的组织方式可以形成所谓的三类地址:
Column
Address:Starting Address of the Register. 翻成中文为列地址,地址的低8位
Page Address :页地址
Block Address :块地址
对于NAND Flash来讲,地址和命令只能在I/O[7:0]上传递,数据宽度是8位。
可靠耐用性
采用flash介质时一个需要重点考虑的问题是可靠性。对于需要扩展
MTBF的系统来说 ,
Flash是非常合适的存储方案。可以从寿命(
耐用性)、位交换和坏块处理三个方面来比较NOR和NAND的可靠性。
寿命(耐用性)
在
NAND闪存中每个块的最大擦写次数是一百万次,而NOR的擦写次数是十万次。
NAND
存储器除了具有10比1的块
擦除周期优势,典型 的NAND块尺寸要比NOR器件小8倍,每个NAND存储器块在给定的时间内的删除次数要少一 些。
位交换
所有flash器件都受位交换现象的困扰。在某些情况下(很少见,NAND发生的次数要比NOR多),一个
比特位会发生反转或被报告反转了。
一位的变化可能不很明显,但是如果发生在一个关键文件上,这个小小的故障可能 导致系统停机。如果只是报告有问题,多读几次 就可能解决了。
当然,如果这个位真的改变了,就必须采用错误探测/错误更正(EDC/ECC)算法。位 反转的问题更多见于NAND闪存,NAND的供应商建 议使用NAND闪存的时候,同时使用EDC/ECC算法。
这个问题对于用NAND存储
多媒体信息时倒不是致命的。当然,如果用本地
存储设备来存储操作系统、
配置文件或其他
敏感信息时, 必须使用EDC/ECC系统以确保可靠性。
坏块处理
NAND器件中的坏块是
随机分布的。以前也曾有过消除坏块的努力,但发现
成品率太低,代价太高,根本不划算。
NAND器件需要对介质进行初始化扫描以发现坏块,并将坏块标记为不可用。在已制 成的器件中,如果通过可靠的方法不能进行这项 处理,将导致高
故障率。
易于使用
可以非常直接地使用基于NOR的闪存,可以像其他存储器那样连接,并可以在上面直接运行代码。
由于需要
I/O接口,NAND要复杂得多。各种NAND器件的
存取方法因厂家而异。
晶存科技推出的基于NAND Flash的
eMMC、UFS产品在消费电子、工业设备和
智能座舱等终端应用中已实现高性能、高可靠性的数据存取能力。
软件支持
当讨论软件支持的时候,应该区别基本的读/写/擦操作和高一级的用于磁盘仿真和 闪存管理算法的软件,包括
性能优化。
在NOR器件上运行代码不需要任何的软件支持,在NAND器件上进行同样操作时,通常 需要
驱动程序,也就是内存技术驱动程序(MTD ),NAND和NOR器件在进行写入和擦除操作时都需要MTD。
使用NOR器件时所需要的MTD要相对少一些,许多厂商都提供用于NOR器件的更高级软 件,这其中包括M-System的True
FFS驱动,该驱 动被
Wind River System、Microsoft、QNX Software System、Symbian和Intel等厂商所采用。
驱动还用于对DiskOnChip产品进行仿真和NAND闪存的管理,包括
纠错、坏块处理和
损耗平衡。(注明一点:NOR擦除时,是全部写1,不是写0,而且,NOR FLASH SECTOR擦除时间视品牌、 大小不同而不同,比如,4M FLASH,有的SECTOR擦除时间为60ms,而有的需要最大
6S。)NOR FLASH的主要供应商是INTEL ,MICRO等厂商,曾经是FLASH的主流产品,但被 NAND FLASH挤的比较难受。它的优点是可以直接从FLASH中运行程序,但是工艺复杂,价格比 较贵。
NAND FLASH的主要供应商是SAMSUNG和
东芝,在
U盘、各种存储卡、
MP3播放器里面的都是这种 FLASH,由于工艺上的不同,它比NOR FLASH拥有更大
存储容量,而且便宜。但也有缺点,就是
无法寻址直接运行程序,只能
存储数据。另外NAND FLASH 非常容易出现坏区,所以需要有校验的算法。
在
掌上电脑里要使用NAND FLASH 存储数据和程序,但是必须有NOR FLASH来启动。除了
SAMSUNG处理器,其他用在掌上电脑的主流处理器还不支持直接由NAND FLASH 启动程序。因此,
必须先用一片小的NOR FLASH 启动机器,在把
OS等
软件从NAND FLASH 载入
SDRAM中运行才行,挺麻烦的。
解析
NOR和
NAND是市场上两种主要的非易失闪存技术。Intel于1988年首先开发出NOR flash技术,彻底改变了原先由
EPROM和
EEPROM一统天下的局面。紧接着,1989年,
东芝公司发表了NAND flash结构,强调降低每比特的成本,更高的性能,并且像磁盘一样可以通过接口轻松升级。但是经过了十多年之后,仍然有相当多的
硬件工程师分不清NOR和NAND闪存。
“
NAND存储器”经常可以与“
NOR存储器”相互换使用。许多
业内人士也搞不清楚NAND闪存技术相对于NOR技术的优越之处,因为大多数情况下闪存只是用来存储少量的代码并且需要多次擦写,这时NOR闪存更适合一些。而NAND则是高数据存储密度的理想解决方案。
NOR的特点是芯片内执行(XIP, eXecute In Place),这样应用程序可以直接在flash 闪存内运行,不必再把代码读到系统
RAM中。NOR的
传输效率很高,在1~4MB的小容量时具有很高的
成本效益,但是很低的写入和擦除 速度大大影响了它的性能。
NAND结构能提供极高的单元密度,可以达到高存储密度,并且写入和擦除的速度也很快。应用NAND的困难在于flash的管理需要特殊的
系统接口。
主要区别
NOR与NAND的区别
性能比较
flash
闪存是非易失
存储器,可以对称为块的存储器单元块进行擦写和再编程。任何flash器件的写入操作只能在空或已
擦除的单元内进行,所以大多数情况下,在进行写入操作之前必须先执行擦除。NAND器件执行擦除 操作是十分简单的,而NOR则要求在进行擦除前 先要将目标块内所有的位都写为0。
由于擦除NOR器件时是以64~128KB的块进行的,执行一个写入/擦除操作的时间为5s ,与此相反,擦除NAND器件是以8~32KB的块进 行的,执行相同的操作最多只需要4ms。
执行擦除时块尺寸的不同进一步拉大了NOR和NAND之间的性能差距,统计表明,对于给定的一套写入操作(尤其是更新小文件时), 更多的擦除操作必须在基于NOR的单元中进行。这样,当选择
存储解决方案时,设计师必 须权衡以下的各项因素。
● NOR的读速度比NAND稍快一些。
● NAND的写入速度比NOR快很多。
● NAND的擦除速度远比NOR快。
● NAND的擦除单元更小,相应的擦除电路更加简单。
● NAND的实际应用方式要比NOR复杂的多。
● NOR可以直接使用,并在上面直接运行代码,而NAND需要
I/O接口,因此使用时需要驱动。
接口差别
NOR flash带有SRAM接口,有足够的地址引脚来寻址,可以很容易地存取其内部的每 一个字节。
NAND器件使用复杂的I/O口来串行地存取数据,各个产品或厂商的方法可能各不相同 。8个引脚用来
传送控制、地址和数据信息。
NAND
读和写操作采用512字节的块,这一点有点像硬盘管理此类操作,很自然地,基于NAND的
存储器就可以取代硬盘或其他
块设备。NOR的特点是芯片内执行(
XIP, eXecute In Place),这样
应用程序可以直接在flash闪存内运行,不必再把代码读到系统RAM中。
NOR的
传输效率很高,在1~4MB的小容量时具有很高的
成本效益,但是很低的写入和擦除速度大大影响了它的性能。
NAND结构能提供极高的单元密度,可以达到高
存储密度,并且写入和擦除的速度也很快。应用NAND的困难在于flash的管理需要特殊的系统接口。