Samsung hướng tới SSD 1000 lớp NAND vào năm 2030: Dung lượng có thể tăng gấp 4 lần nhờ công nghệ ghép chồng cell NAND 3

Nhu cầu lưu trữ đang tăng mạnh dưới tác động của AI, điện toán đám mây, dữ liệu lớn và các ứng dụng doanh nghiệp. Để đáp ứng xu hướng này, Samsung đang xây dựng lộ trình phát triển NAND Flash thế hệ mới với mục tiêu vượt mốc 1000 lớp NAND vào năm 2030, mở đường cho các SSD có dung lượng cao gấp nhiều lần hiện nay.

Tại Hội nghị VLSI Symposium 2026, Samsung đã tiết lộ chi tiết chiến lược phát triển V-NAND trong những năm tới. Điểm đáng chú ý là hãng dự kiến sử dụng công nghệ ghép hai khối NAND 450 lớp thành một cấu trúc duy nhất, tạo nên giải pháp lưu trữ có số lớp lên tới 900 – 1000 lớp.

Lộ trình tiến tới NAND 1000 lớp

Theo Samsung, thị trường đang chứng kiến nhu cầu ngày càng lớn đối với các SSD dung lượng cao, đặc biệt trong các hệ thống AI, trung tâm dữ liệu và hạ tầng điện toán hiệu năng cao (HPC). Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp NAND đã bước vào kỷ nguyên 400 lớp. Tuy nhiên, các nhà sản xuất lớn đang đẩy nhanh lộ trình phát triển để tiến tới mốc 1000 lớp vào cuối thập kỷ này.

Samsung đặt mục tiêu:

• Năm 2029: đạt khoảng 420 lớp NAND

• Năm 2030: vượt mốc 560 lớp NAND

• Đầu thập niên 2030: phát triển giải pháp trên 1000 lớp NAND

Việc tăng gấp đôi số lớp NAND mang lại mật độ lưu trữ cao hơn đáng kể nhưng đồng thời cũng đặt ra nhiều thách thức về kỹ thuật sản xuất, chi phí và độ ổn định của wafer.

Công nghệ ghép hai khối NAND 450 lớp

Để hiện thực hóa mục tiêu trên, Samsung đang phát triển kiến trúc mới cho phép ghép hai khối NAND 450 lớp thông qua công nghệ Cell Multi Bonding (CMB). Thay vì tiếp tục mở rộng số lớp theo cách truyền thống, Samsung lựa chọn phương án kết nối hai cấu trúc NAND riêng biệt thành một thể thống nhất. Cách tiếp cận này giúp tăng nhanh số lớp lưu trữ mà không cần chờ đợi các đột phá lớn trong quy trình chế tạo bán dẫn.

Theo các chuyên gia trong ngành, phương pháp này có thể tạo ra những bước nhảy vọt về dung lượng SSD trong tương lai.

Ông Ian Cutress, chuyên gia phân tích công nghệ từ More Than Moore, nhận định rằng với kiến trúc NAND 900 – 1000 lớp, một ổ SSD QLC dung lượng 8 TB hiện nay có thể được mở rộng lên tới 32 TB mà không cần thay đổi kích thước vật lý tương ứng.

Giải quyết những thách thức của NAND siêu nhiều lớp

Một trong những rào cản lớn nhất khi tăng số lớp NAND là hiện tượng cong vênh wafer (wafer warpage). Khi số lớp bán dẫn ngày càng cao, áp lực cơ học và sai lệch trong quá trình sản xuất cũng tăng theo, làm ảnh hưởng đến tỷ lệ thành phẩm và độ ổn định của sản phẩm.

Samsung cho biết hãng đã phát triển thành công công nghệ Upper Chuck Design nhằm kiểm soát hiện tượng cong vênh wafer. Bên cạnh đó, công nghệ Overlay Correction mới cũng giúp giảm thiểu sai số căn chỉnh giữa các lớp NAND, nâng cao độ chính xác trong sản xuất.

Những công nghệ này được xem là nền tảng quan trọng để hiện thực hóa các giải pháp NAND trên 900 lớp trong tương lai.

Cuộc đua NAND thế hệ mới ngày càng nóng. Hiện nay, Samsung không phải là doanh nghiệp duy nhất theo đuổi mục tiêu mở rộng số lớp NAND. SK Hynix đang dẫn đầu thị trường khi trở thành hãng đầu tiên thương mại hóa NAND 321 lớp. Công ty cũng đang phát triển NAND trên 400 lớp thông qua công nghệ Hybrid Bonding.

Trong khi đó, YMTC của Trung Quốc cũng đang tăng tốc đáng kể. Doanh nghiệp này đã giới thiệu các sản phẩm NAND 232 lớp và 294 lớp, đồng thời đầu tư mạnh vào các nhà máy sản xuất mới nhằm mở rộng công suất wafer.

Sự cạnh tranh ngày càng quyết liệt diễn ra trong bối cảnh nhu cầu lưu trữ toàn cầu tăng mạnh nhờ làn sóng AI. Các hệ thống AI hiện đại không chỉ yêu cầu năng lực tính toán lớn mà còn cần dung lượng lưu trữ khổng lồ để phục vụ việc huấn luyện, suy luận và quản lý dữ liệu.

SSD dung lượng cao sẽ trở thành xu hướng tất yếu

Mặc dù giải pháp NAND 900 – 1000 lớp của Samsung hiện vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu và thử nghiệm, công nghệ này cho thấy hướng đi rõ ràng của ngành lưu trữ trong thập kỷ tới.

Khi AI, dữ liệu lớn và điện toán đám mây tiếp tục phát triển, nhu cầu về SSD dung lượng hàng chục terabyte sẽ ngày càng phổ biến. Việc tăng mật độ lưu trữ trên mỗi chip NAND được xem là giải pháp quan trọng giúp đáp ứng nhu cầu này mà vẫn tối ưu chi phí, điện năng và không gian triển khai.

Nếu lộ trình được thực hiện đúng kế hoạch, Samsung có thể đưa các giải pháp V-NAND trên 1000 lớp ra thị trường vào khoảng năm 2030, đánh dấu một bước tiến lớn trong công nghệ lưu trữ thế hệ mới.