日渐普及的3D闪存到底是如何工作的？

2018年，3D闪存的市场份额超越2D平面闪存成为市场主流。与此同时，3D闪存仍在向更高堆叠层数、更大存储密度的方向发展。

东芝在已经发布了应用第四代BiCS闪存的多款存储产品，包括适用于旗舰手机的UFS3.0闪存芯片、适用于普通电脑的XG6 M.2 NVMe固态硬盘以及适用于二合一电脑等轻薄笔记本的BG4 BGA固态硬盘。

3D闪存到底是如何工作的？相比平面闪存都有哪些创新呢？一起来通过东芝BiCS4 96层堆叠3D闪存了解一下。

96层堆叠指的是闪存单元在垂直方向上的堆叠层数。东芝从去年9月开始在日本三重县四日市的Fab 6工厂制造96层3D NAND闪存。

在平面闪存时代，通过字线和位线就能选定一个闪存单元。到了3D时代之后又多出了Select Gate选择门电路。为了方便识读，下图中展现了4层堆叠的闪存单元，在它的上方是选择门和位线（红色）。

由位线和选择门可以确定一条Memory Hole记忆孔，再结合字线就可以选定一个特定的闪存单元。

BiCS4目前使用TLC闪存类型，下图中的一个闪存单元拥有8种状态，可表达3个比特数据。东芝BiCS4未来还会推出QLC类型闪存，使用16种状态表达4个比特数据，从而令存储密度得到进一步提升。

在一个存储单元当中，直接起到存储数据作用的是环绕Core Silicon核心硅的Charge Trap Layer电荷捕获层，它能捕获电子来表达不同的数据位。

通过控制字线，数据就能在不同闪存层的存储单元间进行切换。3D堆叠闪存成功地扩大了临近闪存单元的间隔，降低读写干扰，提升了存储可靠性。

通过选择门，闪存就能在不同的闪存阵列之间进行切换。

奇妙的BiCS三维闪存结构由东芝在2007年首次宣布，发展至今已经是第四代96层堆叠技术，并成功进入手机移动设备、个人电脑和服务器存储应用。