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

近日在美國舉辦的Flash Memory Summit上，長(cháng)江存儲正式公布了在3D NAND構架上的最新技術(shù)——Xtacking。它的主要特點(diǎn)是可以把外圍電路置于存儲單元之上，實(shí)現更高的存儲密度，從而大幅提升I/O接口的速度。據長(cháng)江存儲表示，采用Xtacking技術(shù)的存儲芯片，I/O速度有望達到了3Gbps，和DDR4內存相當，而目前日韓廠(chǎng)商同類(lèi)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(chǎng)商所控制。國產(chǎn)存儲廠(chǎng)商在核心技術(shù)方面和日韓老牌廠(chǎng)商相比依然有比較大的差距。手機存儲芯片、固態(tài)硬盤(pán)漲價(jià)很大程度上都源于此。此次，長(cháng)江存儲推出全新的3D NAND架構Xtacking，就是一次彎道超車(chē)的嘗試。據稱(chēng)，長(cháng)江存儲已經(jīng)把這項技術(shù)運用到對應的存儲產(chǎn)品中，預計明年開(kāi)始量產(chǎn)，工藝制程為14nm。

有關(guān)其Xtacking架構的關(guān)鍵細節，長(cháng)江存儲表示該架構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)晶圓構建NAND芯片：一個(gè)晶圓包含基于電荷陷阱架構的實(shí)際閃存單元，另一個(gè)晶圓采用CMOS邏輯。

傳統上，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)生存儲器陣列以及NAND邏輯（地址解碼，頁(yè)面緩沖器等）。相比之下，長(cháng)江存儲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)金屬通孔將存儲器陣列連接到邏輯。

Xtacking架構旨在使NAND獲得超快的I/O接口速度，同時(shí)最大化其內存陣列的密度。長(cháng)江存儲表示，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認為：“隨著(zhù)3D NAND更新?lián)Q代，在單顆NAND芯片存儲容量大幅提升后，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(cháng)江存儲CEO楊士寧博士表示：“目前，世界上最快的3D NAND I/O速度的目標值是1.4Gbps，而大多數NAND供應商僅能供應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。這對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存儲器陣列下方，長(cháng)江存儲表示Xtacking架構允許最大化其3D NAND容量，并最小化芯片的尺寸。

長(cháng)江存儲稱(chēng)，由于存儲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(zhù)增加生產(chǎn)成本。與其他制造商一樣，長(cháng)江存儲沒(méi)有公開(kāi)用于3D NAND的光刻節點(diǎn)，只對外公布使用XMC的工廠(chǎng)生產(chǎn)內存和邏輯，并稱(chēng)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(cháng)江存儲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(cháng)江存儲曾經(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(cháng)江存儲的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，以提高競爭力和盈利能力。對于2D NAND來(lái)說(shuō)，在涉及到通常的Gb/mm²指標時(shí)，拋開(kāi)所有復雜性和產(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(zhù)晶圓在化學(xué)氣相沉積（CVD）機器上花費更多時(shí)間，3D NAND技術(shù)變得更加復雜，因此晶圓廠(chǎng)加工的晶圓數量以及晶圓本身的成本不再是至關(guān)重要的指標。盡管如此，它們對于像長(cháng)江存儲這樣的公司來(lái)說(shuō)，通過(guò)將控制邏輯放在內存數組中，使其N(xiāo)AND密度最大化。

長(cháng)江存儲表示，其Xtacking架構打造的芯片將用于“通用閃存儲存”(UFS)，以及智能手機、PC和數據中心的客戶(hù)端和企業(yè)固態(tài)硬盤(pán)(SSD)。該公司聲稱(chēng)它“得到了客戶(hù)、業(yè)界合作伙伴和標準組織的協(xié)助，可望‘開(kāi)啟’高性能NAND解決方案的全新篇章。”