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本文由半导体产业纵横（ID：ICVIEWS）综合
三星正致力于重新开发Z-NAND，其性能目标达到传统NAND闪存的15倍。
三星电子在搁置七年后，正决定重新启用 Z-NAND 内存技术，并将其定位为满足日益增长的人工智能 (AI) 工作负载需求的高性能解决方案。此举在美国举办的 2025 年未来内存与存储 (FMS) 论坛上宣布，标志着三星再次进军高端企业存储领域。
据报道，在此次活动中，三星内存业务执行副总裁Hwaseok Oh表示，公司正致力于重新开发Z-NAND，其性能目标达到传统NAND闪存的15倍，同时将功耗降低多达80%。
即将推出的 Z-NAND 一代将采用 GPU 发起的直接存储访问 (GIDS) 技术，使 GPU 能够直接从存储器中获取数据，而无需经过 CPU 或 DRAM。该架构旨在最大限度地降低延迟，并加速大型 AI 模型的训练和推理。
专为解决人工智能瓶颈而打造
三星 Z-NAND 的复苏反映了更广泛的行业转变，因为快速扩展的 AI 模型超越了传统的存储基础设施。在当前的系统中，数据先从 SSD 经由 CPU 移动到 DRAM，然后再到达 GPU，这造成了严重的瓶颈，导致性能下降并增加能耗。
三星支持 GIDS 的架构旨在消除这些瓶颈，允许 GPU 将大型数据集从存储器直接加载到 VRAM 中。Oh 指出，这种直接集成可以显著缩短大型语言模型 (LLM) 和其他计算密集型 AI 应用的训练周期。
三星于 2018 年首次推出 Z-NAND 技术，推出了 SZ985 Z-SSD，这是一款面向企业级和 HPC 应用的高性能 NVMe SSD。这款 800GB 固态硬盘基于 48 层 V-NAND 和超低延迟控制器，顺序读取速度高达 3,200MB/s，随机读取性能为 750K IOPS，写入速度为 170K IOPS，延迟均低于 20 微秒。它的性能比现有 SSD 高出五倍以上，读取速度比传统的 3 位 V-NAND 快十倍以上。
SZ985 还配备了 1.5GB 的节能 LPDDR4 DRAM，额定写入容量高达 42PB，足以覆盖一部全高清电影 840 万次。其可靠性由 200 万小时的平均故障间隔时间 (MTBF) 提供支持。
尽管 Z-NAND 规格令人印象深刻，但由于成本高昂且容量相对较低，其市场应用有限。此外，Z-NAND 的推出还面临着来自英特尔和美光 3D XPoint 技术的竞争阻力，后者被冠以 Optane 的品牌并进行了商业化。
重新审视与 3D XPoint 的竞争
2016-2017年，三星 Z-SSD 成为英特尔和美光 3D XPoint 的直接竞争对手，这两家公司都瞄准了 DRAM 和 NAND 之间的性能差距。与标准 SSD 相比，Z-SSD 的响应时间提高了 4 倍，读取速度提高了 1.6 倍，同时还利用三星现有的 NAND 技术降低了生产成本。
据报道，虽然3D XPoint宣称其理论速度比SSD快1,000倍，而成本却是SSD的4到5倍，但其实际性能始终达不到这些要求。
在实际测试中，3D XPoint 固态硬盘的性能大约比传统固态硬盘快 6 到 10 倍。分析师指出，三星采用成熟的 3D NAND 技术，使其能够以更低的生产成本提供具有竞争力的替代方案。
由于市场采用率低迷，英特尔最终于2022年关闭了傲腾（Optane）业务，这为三星在高端非易失性存储器市场重振雄风创造了机会。Z-NAND的复兴正逢其时，能够满足人工智能、大数据和物联网等对超低延迟和高耐用性有更高要求的应用需求。
押注人工智能存储前沿
三星决定重新开发 Z-NAND，体现了其在 AI 时代向不断发展的数据中心架构的战略转变。该技术以 GIDS 为核心，专为以 GPU 为中心的系统量身定制，优先考虑低延迟和能源效率。
三星雄心勃勃，力求将性能提升至现有 NAND 的 15 倍，并正在将其下一代 Z-NAND 定位于填补英特尔 Optane 退出后留下的空白。随着人工智能系统对能够模拟 DRAM 速度并保留 NAND 存储容量的内存的需求日益增长，Z-NAND 或将成为未来计算基础设施的关键推动因素。
然而，与 Z-NAND 的积极推进态势不同，三星在另一项关键存储技术的发展上却面临着延缓的挑战。
下一代430层堆叠的V10 NAND Flash面临挑战
据报道，面临复杂的内外部挑战，三星目前正就其下一代430层堆叠的V10 NAND Flash 的量产策略进行深度审慎评价，原预计于2025年下半年启动，现在则可能推迟到2026年上半年才能进行大规模的量产投资。至于延宕的主因，包括高堆叠层数NAND Flash 需求的市场不确定性、引进新技术所伴随的庞大成本压力，以及新制程技术实际应用上的困难。
报道称，V10 NAND Flash 是三星在储存技术领域的最新里程碑，其设计核心在于采用了约430层堆叠的储存单元（Cell），这比目前市面上三星最先进的V9 NAND（预估约290层堆叠）高出了超过100层。
业界之前普遍预期，三星电子有望在2025年下半年便启动V10 NAND Flash 的量产投资。然而，截至本月，三星电子仍未能敲定V10 NAND Flash 所需的蚀刻等关键制程设备的供应链。这主要归因于高堆叠层数的NAND Flash 产品的市场需求存在不确定性，以及导入全新制程技术所衍生的成本效益问题，这些因素都严重阻碍了投资的步伐。
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