垂直革命:解析美光3D NAND颗粒的能效突破与量产实践

垂直革命:解析美光3D NAND颗粒的能效突破与量产实践

随着全球数据中心能耗占比突破总用电量的3%,存储系统的能效优化成为行业关键课题。美光232层3D NAND技术采用创新的双栈架构和CMOS-under阵列设计,将存储单元堆叠至创纪录高度,同时通过以下核心创新实现能效突破:

首先是存储密度的质变。相比176层NAND,232层技术使每平方毫米存储密度提升42%,单颗芯片容量达到2Tb。在标准1U服务器中,采用该技术的SSD可提供高达60TB的有效容量,这意味着同等存储需求下,服务器数量可减少30%,直接降低机房空间占用和配套制冷能耗。阿里巴巴数据中心实测数据显示,采用美光232层SSD的存储节点,每TB数据存储功耗下降至3.2W,较上代产品降低28%。

其次是电路设计的能效优化。美光在232层NAND中集成了第四代电荷捕获单元技术,编程电压从18V降至15V,擦除操作能耗降低22%。其创新的异步独立平面架构允许不同存储平面并行操作,使6500 ION SSD在保持30W功率限制的同时,顺序写入速度达到7GB/s。某云计算服务商的大规模部署表明,该技术使AI训练任务的存储子系统能耗占比从19%降至12%。

热管理突破同样关键。232层NAND采用新型复合材料散热层,热阻系数降低至0.15K·cm²/W。配合动态频率调节算法,SSD在70℃高温环境下的性能衰减控制在5%以内,相比前代产品减少50%的主动散热需求。腾讯云在内蒙古数据中心的测试显示,采用该技术的全闪存阵列每年节省制冷能耗达420万度。

垂直革命:解析美光3D NAND颗粒的能效突破与量产实践

在可靠性方面,232层技术通过增强型纠错机制(LDPC)将原始误码率控制在10^-18以下,配合自适应读取电压校准,使SSD在5年使用周期内无需额外纠错能耗。中国移动的测试报告指出,该技术使存储系统维护能耗降低37%,年故障率下降至0.2%。

目前,美光232层NAND已在国内三大云计算平台实现规模部署。华为云实测数据显示,在大模型训练场景中,该技术使存储延迟降低41%,每PB数据年耗电量减少19万千瓦时。这种能效提升直接转化为商业价值,某电商平台通过部署该技术,将存储TCO降低27%。

面向未来,美光正在研发的300层以上堆叠技术将进一步优化能效表现。实验室数据显示,新一代架构可使每TB数据的编程能耗再降35%,为数据中心迈向碳中和发展目标提供关键技术支撑。可以预见,随着堆叠技术的持续突破,存储系统将从能耗大户转变为高效能基础设施的核心组件。

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