读取速度提升20倍！SK海力士发布5bit NAND闪存

存储巨头们在NAND闪存容量扩张和逐步淘汰MLC（多层单元）等老旧产品方面步履谨慎，同时加大对先进技术的投入。值得注意的是，据Blocks & Files报道，在去年12月举行的旧金山2025 IEDM会议上，SK海力士发布了其尖端的5位NAND闪存，声称其读取速度比传统的PLC（五层单元）闪存快20倍。

据报道， SK 海力士采用的多站点单元 (MSC) NAND 技术将每个 3D NAND 单元分成两半，提高了每个单元的数据容量，同时将电压状态的数量减少了大约三分之二。

Blocks & Files 指出，这项突破性成果展示了 SK 海力士自 2022 年以来一直在研发的 4D 2.0 技术。这项创新解决了 NAND 闪存的一个主要瓶颈——传统单元在存储超过 4 位（QLC）后会遇到“电压状态屏障”。报道补充道，通过重新设计位存储方式，SK 海力士现在可以在每个单元中存储 5 位数据，而不会影响速度或耐久性。

SK海力士的多站点蜂窝技术

报告解释说，增加电压状态（即存储单元可以用来表示数据的不同电压电平）的数量，会使这些电压状态之间的距离更近，缩小感应裕度，从而难以精确区分。简而言之，在存储单元中塞入更多数据位会加速其损耗，降低可靠性和耐久性。

报告指出，目前QLC 3D NAND闪存已实现量产，但五层单元（PLC）技术由于读取可靠性低、寿命短等原因尚未实现商业化。不过，报告也指出PLC技术极具吸引力，与目前的QLC芯片相比，它可以将NAND芯片的容量（以及SSD的存储容量）提升高达25%。

因此，SK 海力士试图通过将 NAND 单元分成两个独立的“站点”（每个站点的电压状态较少）来解决瓶颈问题，并将两个站点的值组合起来以存储更多比特。

报告指出，在SK海力士的框架下，每个半单元（或称“存储单元”）有六种电压状态。通过组合两个存储单元，整个系统可产生36种可能的电压状态，足以编码PLC闪存所需的32种状态，并且还有4种状态未使用。报告指出，这使得SK海力士能够在保持可靠性的同时，将5位数据封装在每个单元中。

 PLC 技术发展的根本动力是追求极致的存储密度和成本效益它的主要目标市场是取代目前由大容量机械硬盘驱动器占据的领域，为超大规模数据中心提供冷数据存储解决方案，在单位体积功耗、存取速度和物理占用空间方面具有优势。

不过， PLC 技术的大规模生产和应用面临着多重严峻挑战。首先，区分 32 种电压状态需要前所未有的控制精度，导致初始产量低，质量控制极其复杂。其次，为了实现可靠的数据存储，控制器需要强大的实时计算能力来运行复杂的纠错算法，这增加了主控芯片的设计难度和功耗。最后，PLC 闪存的原生耐用性较低，必须通过系统级技术加以弥补，如设置更大的超额配置区域、采用更高效的数据损耗均衡和垃圾收集机制等。这些都增加了整体解决方案的设计复杂性。基于其技术特点，PLC 的应用场景定位非常明确和具体。它非常适合写入操作极为罕见、读取访问频率极低的超冷数据归档场景。例如，云服务中的深度归档存储层、合规性的长期数据备份、历史日志文件以及医学影像等数字资产的保存。相反，PLC 完全不适合写入密集型任务，如操作系统、数据库和频繁更新的应用数据。它的作用是成为数据存储生态系统中成本最低、容量最大的基础层。

PLC 技术的商业应用不仅取决于闪存芯片本身的成熟度，还取决于控制器芯片、固件算法乃至整个数据存储系统生态系统的协调发展。它代表着 NAND 闪存技术在当前架构下对物理极限的探索。业界普遍认为，基于电荷存储原理的单元级密度提升可能已接近 PLC 的实际极限。未来的进步将更多地依赖于三维堆叠层的持续增加，以及利用人工智能等技术创新来优化数据管理和纠错效率，从而在性能和可靠性方面实现系统级突破。