3D NOR闪存崭露头角

（本文编译自electronicdesign）

不断演进的电子系统对更高性能、更大存储容量和更紧凑板级设计的不断增长，这推动着存储技术的创新。随着系统架构日益复杂，选择能够跟上其发展步伐的存储器变得愈发关键。而3D NOR闪存正能满足这一需求，其多层架构相比传统的2D NOR闪存实现了显著改进（如图1所示）。

图1：与2D NOR闪存相比，3D NOR闪存的多层架构显著提升了存储容量。

要真正理解这一转变的意义，首先需要明确NOR与NAND存储器之间的区别。NOR闪存以其在高要求的“就地执行”（execute-in-place）应用中实现的快速随机读取速度、高可靠性以及在极端温度下的稳定性能而闻名。它一直是对代码存储要求很高的应用场景中的核心组件，例如汽车、云计算和工业系统等；同时，由于其出色的写入耐久性，在需要多次更新的应用（如OTA传输）中也占据重要地位。

相比之下，NAND闪存更适合数据存储，它能以更低的单位比特成本提供更高的存储密度，但不具备NOR闪存的上述其他优势。因此，这两种存储设备分别解决了各自应用市场所面临的独特挑战。

随着人工智能（AI）、物联网（IoT）和边缘计算的兴起，2D NOR闪存的局限性愈发明显。这些应用及其用户既需要更高的存储密度，同时又依赖NOR闪存的高可靠性优势。此时，3D NOR闪存的优势便凸显出来，它通过提供更高的密度、更强的可扩展性和更优的可靠性，可帮助应对这些挑战。

不断演变的存储需求：3D NOR如何满足市场需求

如今的复杂应用，从人工智能驱动的解决方案到汽车中的先进驾驶辅助系统（ADAS），它们都对存储方案的要求不再仅限于更高密度，还包括更快的访问速度和更强的可靠性。传统2D NOR闪存虽在许多应用中表现出色，但已逐渐接近其物理性能和运行性能的极限。2D NOR闪存的平面架构限制了其可扩展性，难以满足对更高密度、更低延迟存储的日益增长的需求。

相比之下，3D NOR闪存通过垂直堆叠存储单元，克服了2D NOR架构固有的可扩展性问题。2D NOR闪存单芯片最高可实现512Mb的存储容量，若要进一步提升密度，就必须通过多芯片系统级封装（SIP）来实现。

因此，对于在空间受限环境中需要大规模非易失性存储器（NVM）的应用而言，3D NOR闪存成为了极具吸引力的解决方案（如图2所示）。

图2：3D NOR闪存与2D NOR闪存的封装尺寸基本相同，有助于解决空间与容量之间的矛盾。

借助这种架构，终端系统解决方案提供商能够减少对eMMC和/或NAND等多种存储器的需求。此外，3D NOR闪存具有更低的延迟，从而提升了启动性能，这一特性对于需要近乎即时访问存储数据的应用而言至关重要。

这种3D NOR架构还带来了其他优势：由于减少了不同存储设备之间的数据传输，整体功耗得以降低；同时，因涉及的设备数量减少，受攻击的风险也随之降低，安全性得到提升。再者，得益于其先进架构，3D NOR闪存的可靠性进一步增强，这使其非常适用于汽车和工业等对数据完整性要求极高的行业。

3D NOR的技术优势

3D NOR闪存突破了非易失性存储器的性能极限，其核心技术优势凸显出它有望成为存储器市场的“游戏规则改变者”。

密度是2D NOR的8倍

3D NOR闪存最显著的优势之一是，其存储密度最高可达2D NOR闪存的8倍。如前所述，3D架构通过垂直堆叠实现了单芯片4Gb的容量，而2D NOR的最大容量仅为512Mb。这种密度的大幅提升，能够在相同物理尺寸内存储更大的数据集，解决了当前存储器市场中最紧迫的挑战之一（如图3所示）。

图3：通过3D NOR实现的密度最大化，意味着更简单的器件集成、更高的可靠性以及更低的功耗。

因此，这种3D NOR架构将能提供高达8Gb的存储容量，使其适用于从消费电子到高端工业系统等一系列对存储需求较高的应用场景。

支持QSPI和Octal接口选项

为确保与现有系统的兼容性并最大化数据传输速率，3D NOR闪存需要支持符合JEDEC xSPI标准的四线串行外设接口（QSPI）和八线接口选项。这些接口使设计人员能够轻松地将这项新技术集成到产品中，无需进行大规模重新设计。

200MHz双倍数据速率

数据传输速度是现代存储系统的关键因素，对于需要更高密度的现有NOR用户而言尤为如此。3D NOR闪存通过提供200MHz双倍数据速率（DTR）解决了这一需求。这种高速数据传输能力对于需要快速访问大量数据的应用（如人工智能处理和实时分析）至关重要。

满足工业级和汽车级温度标准

由于存储产品的使用环境多种多样，3D NOR闪存可在极宽的温度范围内稳定工作。这使其能够适配广泛的市场和应用场景，包括工业和汽车领域。在这些领域，极端温度是常见的挑战。

结语

随着对存储器更高性能、更大存储容量和更强可靠性的需求日益增长，传统2D NOR闪存的局限性愈发明显。3D NOR闪存的出现为突破这些限制提供了明确的解决方案，为下一代非易失性存储器（NVM）铺平了道路。

3D NOR闪存或将成为推动下一波存储器技术进步的关键动力。