長(zhǎng)江存儲(chǔ)首次彎道超車(chē)！重磅發(fā)布Xtacking技術(shù)，下一代64層3D NAND有望快3倍

近日在美國(guó)舉辦的Flash Memory Summit上，長(zhǎng)江存儲(chǔ)正式公布了在3D NAND構(gòu)架上的最新技術(shù)——Xtacking。它的主要特點(diǎn)是可以把外圍電路置于存儲(chǔ)單元之上，實(shí)現(xiàn)更高的存儲(chǔ)密度，從而大幅提升I/O接口的速度。據(jù)長(zhǎng)江存儲(chǔ)表示，采用Xtacking技術(shù)的存儲(chǔ)芯片，I/O速度有望達(dá)到了3Gbps，和DDR4內(nèi)存相當(dāng)，而目前日韓廠商同類產(chǎn)品的速度為1Gbps左右。

一直以來(lái)，NAND閃存的核心技術(shù)被三星、SK海力士、東芝等日韓廠商所控制。國(guó)產(chǎn)存儲(chǔ)廠商在核心技術(shù)方面和日韓老牌廠商相比依然有比較大的差距。手機(jī)存儲(chǔ)芯片、固態(tài)硬盤(pán)漲價(jià)很大程度上都源于此。此次，長(zhǎng)江存儲(chǔ)推出全新的3D NAND架構(gòu)Xtacking，就是一次彎道超車(chē)的嘗試。據(jù)稱，長(zhǎng)江存儲(chǔ)已經(jīng)把這項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用到對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)產(chǎn)品中，預(yù)計(jì)明年開(kāi)始量產(chǎn)，工藝制程為14nm。

有關(guān)其Xtacking架構(gòu)的關(guān)鍵細(xì)節(jié)，長(zhǎng)江存儲(chǔ)表示該架構(gòu)將用于其即將推出的3D NAND閃存芯片。該技術(shù)涉及使用兩個(gè)晶圓構(gòu)建NAND芯片：一個(gè)晶圓包含基于電荷陷阱架構(gòu)的實(shí)際閃存單元，另一個(gè)晶圓采用CMOS邏輯。

傳統(tǒng)上，NAND閃存的制造商使用單一工藝技術(shù)在一個(gè)晶片上產(chǎn)生存儲(chǔ)器陣列以及NAND邏輯（地址解碼，頁(yè)面緩沖器等）。相比之下，長(zhǎng)江存儲(chǔ)打算使用不同的工藝技術(shù)在兩個(gè)不同的晶圓上制作NAND陣列和NAND邏輯，然后將兩個(gè)晶圓粘合在一起，使用一個(gè)額外的工藝步驟通過(guò)金屬通孔將存儲(chǔ)器陣列連接到邏輯。

Xtacking架構(gòu)旨在使NAND獲得超快的I/O接口速度，同時(shí)最大化其內(nèi)存陣列的密度。長(zhǎng)江存儲(chǔ)表示，其64層3D NAND芯片的I/O接口速度為3 Gbps，比三星最新的V-NAND快兩倍，比主流3D NAND快三倍。

閃存和固態(tài)硬盤(pán)領(lǐng)域的知名市場(chǎng)研究公司Forward Insights創(chuàng)始人兼首席分析師Gregory Wong認(rèn)為：“隨著3D NAND更新?lián)Q代，在單顆NAND芯片存儲(chǔ)容量大幅提升后，要維持或提升相同容量SSD的性能將會(huì)越來(lái)越困難。若要推動(dòng)SSD性能繼續(xù)提升，更快的NAND I/O速度及多plane并行操作功能將是必須的。”

長(zhǎng)江存儲(chǔ)CEO楊士寧博士表示：“目前，世界上最快的3D NAND I/O速度的目標(biāo)值是1.4Gbps，而大多數(shù)NAND供應(yīng)商僅能供應(yīng)1.0 Gbps或更低的速度。利用XtackingTM技術(shù)我們有望大幅提升NAND I/O速度到3.0Gbps，與DRAM DDR4的I/O速度相當(dāng)。這對(duì)NAND行業(yè)來(lái)講將是顛覆性的。”

從理論上講，高I/O性能將使SSD供應(yīng)商能夠只用較少的NAND通道制作低容量SSD而不會(huì)影響性能，從而抵消了高傳輸率的低并行性。通過(guò)將控制邏輯定位在NAND存儲(chǔ)器陣列下方，長(zhǎng)江存儲(chǔ)表示Xtacking架構(gòu)允許最大化其3D NAND容量，并最小化芯片的尺寸。

長(zhǎng)江存儲(chǔ)稱，由于存儲(chǔ)密度的增大可以抵消額外的邏輯晶圓成本，使用兩個(gè)300毫米晶圓不會(huì)顯著增加生產(chǎn)成本。與其他制造商一樣，長(zhǎng)江存儲(chǔ)沒(méi)有公開(kāi)用于3D NAND的光刻節(jié)點(diǎn)，只對(duì)外公布使用XMC的工廠生產(chǎn)內(nèi)存和邏輯，并稱外圍邏輯晶元將使用180nm制程加工。由于兩種晶圓均采用成熟的制造技術(shù)進(jìn)行加工，因此長(zhǎng)江存儲(chǔ)不需要非常高的混合和匹配覆蓋精度來(lái)將它們粘合在一起并形成互連通孔。

去年，長(zhǎng)江存儲(chǔ)曾經(jīng)發(fā)布了一款32層3D NAND芯片，并表示將在今年推出48層版本。今年2月，一位華爾街(Wall Street)分析師表示，長(zhǎng)江存儲(chǔ)的32層NAND芯片產(chǎn)量仍然非常低，顯示可能還需要幾個(gè)月的時(shí)間才會(huì)推出48層組件。

一般來(lái)說(shuō)，存儲(chǔ)顆粒制造商傾向于將模具尺寸保持在較低的水平，以提高競(jìng)爭(zhēng)力和盈利能力。對(duì)于2D NAND來(lái)說(shuō)，在涉及到通常的Gb/mm²指標(biāo)時(shí)，拋開(kāi)所有復(fù)雜性和產(chǎn)率，較小的芯片會(huì)讓晶圓成本分散在更多芯片上，進(jìn)而在成本方面獲勝。

而隨著晶圓在化學(xué)氣相沉積（CVD）機(jī)器上花費(fèi)更多時(shí)間，3D NAND技術(shù)變得更加復(fù)雜，因此晶圓廠加工的晶圓數(shù)量以及晶圓本身的成本不再是至關(guān)重要的指標(biāo)。盡管如此，它們對(duì)于像長(zhǎng)江存儲(chǔ)這樣的公司來(lái)說(shuō)，通過(guò)將控制邏輯放在內(nèi)存數(shù)組中，使其N(xiāo)AND密度最大化。

長(zhǎng)江存儲(chǔ)表示，其Xtacking架構(gòu)打造的芯片將用于“通用閃存儲(chǔ)存”(UFS)，以及智能手機(jī)、PC和數(shù)據(jù)中心的客戶端和企業(yè)固態(tài)硬盤(pán)(SSD)。該公司聲稱它“得到了客戶、業(yè)界合作伙伴和標(biāo)準(zhǔn)組織的協(xié)助，可望‘開(kāi)啟’高性能NAND解決方案的全新篇章。”