NAND Flash Memory

概念股

產業鏈分類

• 上游：
  • 提供晶粒：Samsung、Kioxia、SK Hynix、Intel、Micron、長江儲存。
  • 晶圓製造：南亞科、華邦電。
• 中游：
  • 控制晶片廠商：Marvell、群聯、慧榮 等。
  • IC 設計：晶豪科。
• 下游：由 威剛、十銓、宇瞻、宜鼎、廣穎 負責 模組製造、品牌經營。

台股

• 控制晶片：由 群聯、慧榮科技 主導。
• 晶圓製造：南亞科、華邦電、旺宏。
• 模組品牌：威剛、十銓、宇瞻、宜鼎。
• 晶豪科：專注於 IC 設計。

定義

• 技術類別：非揮發性快閃記憶體技術，具備斷電後資料不消失特性。
• 名稱由來：縮寫自 NOT AND 邏輯閘，因內部電路結構使用該邏輯閘得名。
• 儲存原理：利用浮動閘極電晶體或電荷擷取技術儲存電子，藉此表示二進位數據。
• 儲存特性：適合作為大量資料倉庫，具備低成本、大容量優勢。
• 應用領域：廣泛用於 SSD (Solid-State Drive)、USB、記憶卡等儲存裝置，如：eMMC、UFS。

主要特點

• 資料保留：具備非揮發性，電源關閉後資料仍保留。
• 經濟效益：高存儲容量、低成本，適合大容量資料存儲。
• 核心優點：具備高密度、低每 bit 成本、寫入／抹除速度快。
• 限制挑戰：隨機讀取較慢，需搭配控制器、ECC (Error Correction Code) 管理。
• 存取單位：以區塊為單位存取資料，非位元。
• 壽命限制：寫入速度、壽命受 P/E cycles (Program/Erase cycles) 限制。

種類

• 主要分類：依據每個 Cell 可儲存的 bit 數，主要分為 SLC、MLC、TLC 與 QLC。

• Single-Level Cell (SLC)：每個 Cell 儲存 1 bit 數據。
  • 優點：存取速度最快、耐用度最高、可靠性最好。
  • 缺點：容量密度最低、成本最高。
  • 性能特徵：4KB 隨機讀寫 IOPS 最高、讀寫速度最快、讀寫延遲最低、持續寫入穩定性最高、可靠性最高、位元錯誤率最低。
• Multi-Level Cell (MLC)：每個 Cell 儲存 2 bit 數據。
  • 優點：效能優於 TLC 與 QLC，成本低於 SLC。
  • 缺點：成本仍偏高，消費市場已較少見。
  • 性能特徵：容量密度低、成本與 GB 價格高、4KB 隨機讀寫 IOPS 高、讀寫速度快、讀寫延遲低、持續寫入穩定性高、可靠性高、位元錯誤率低。
• Triple-Level Cell (TLC)：每個 Cell 儲存 3 bit 數據。
  • 優點：成本、容量、效能平衡佳，是目前市場主流。
  • 缺點：壽命與原生寫入速度低於 MLC。
  • 性能特徵：容量密度高、成本與 GB 價格中等、4KB 隨機讀取 IOPS 中高、隨機寫入 IOPS 中等、讀取速度中高、寫入速度中等、讀取延遲中等、寫入延遲中高、持續寫入穩定性中等、可靠性中高、位元錯誤率中等。
• Quad-Level Cell (QLC)：每個 Cell 儲存 4 bit 數據。
  • 優點：容量密度最高、成本最低。
  • 缺點：壽命較低、寫入速度較慢，對控制器與 ECC 要求較高。
  • 性能特徵：容量密度最高、成本與 GB 價格最便宜、4KB 隨機讀取 IOPS 中中、隨機寫入 IOPS 較低、讀取速度中等、寫入速度較慢、讀取延遲較高、寫入延遲最高、持續寫入穩定性較低、可靠性較低、位元錯誤率高。

Cell Type 詳細說明

• Single-Level Cell (SLC)：每個 Cell 儲存 1 bit 數據。
  • 優點：存取速度最快、耐用度最高、可靠性最好。
  • 缺點：容量密度最低、成本最高。
  • 性能特徵：4KB 隨機讀寫 IOPS 最高、讀寫速度最快、讀寫延遲最低、持續寫入穩定性最高、可靠性最高、位元錯誤率最低。
• Multi-Level Cell (MLC)：每個 Cell 儲存 2 bit 數據。
  • 優點：效能優於 TLC 與 QLC，成本低於 SLC。
  • 缺點：成本仍偏高，消費市場已較少見。
  • 性能特徵：容量密度低、成本與 GB 價格高、4KB 隨機讀寫 IOPS 高、讀寫速度快、讀寫延遲低、持續寫入穩定性高、可靠性高、位元錯誤率低。
• Triple-Level Cell (TLC)：每個 Cell 儲存 3 bit 數據。
  • 優點：成本、容量、效能平衡佳，是目前市場主流。
  • 缺點：壽命與原生寫入速度低於 MLC。
  • 性能特徵：容量密度高、成本與 GB 價格中等、4KB 隨機讀取 IOPS 中高、隨機寫入 IOPS 中等、讀取速度中高、寫入速度中等、讀取延遲中等、寫入延遲中高、持續寫入穩定性中等、可靠性中高、位元錯誤率中等。
• Quad-Level Cell (QLC)：每個 Cell 儲存 4 bit 數據。
  • 優點：容量密度最高、成本最低。
  • 缺點：壽命較低、寫入速度較慢，對控制器與 ECC 要求較高。
  • 性能特徵：容量密度最高、成本與 GB 價格最便宜、4KB 隨機讀取 IOPS 中中、隨機寫入 IOPS 較低、讀取速度中等、寫入速度較慢、讀取延遲較高、寫入延遲最高、持續寫入穩定性較低、可靠性較低、位元錯誤率高。