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

近日在美國舉辦的Flash Memory Summit上，長江存儲正式公布了在3D NAND構架上的最新技術——Xtacking。它的主要特點是可以把外圍電路置于存儲單元之上，實現(xiàn)更高的存儲密度，從而大幅提升I/O接口的速度。據長江存儲表示，采用Xtacking技術的存儲芯片，I/O速度有望達到了3Gbps，和DDR4內存相當，而目前日韓廠商同類產品的速度為1Gbps左右。

一直以來，NAND閃存的核心技術被三星、SK海力士、東芝等日韓廠商所控制。國產存儲廠商在核心技術方面和日韓老牌廠商相比依然有比較大的差距。手機存儲芯片、固態(tài)硬盤漲價很大程度上都源于此。此次，長江存儲推出全新的3D NAND架構Xtacking，就是一次彎道超車的嘗試。據稱，長江存儲已經把這項技術運用到對應的存儲產品中，預計明年開始量產，工藝制程為14nm。

有關其Xtacking架構的關鍵細節(jié)，長江存儲表示該架構將用于其即將推出的3D NAND閃存芯片。該技術涉及使用兩個晶圓構建NAND芯片：一個晶圓包含基于電荷陷阱架構的實際閃存單元，另一個晶圓采用CMOS邏輯。

傳統(tǒng)上，NAND閃存的制造商使用單一工藝技術在一個晶片上產生存儲器陣列以及NAND邏輯（地址解碼，頁面緩沖器等）。相比之下，長江存儲打算使用不同的工藝技術在兩個不同的晶圓上制作NAND陣列和NAND邏輯，然后將兩個晶圓粘合在一起，使用一個額外的工藝步驟通過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，同時最大化其內存陣列的密度。長江存儲表示，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)硬盤領域的知名市場研究公司Forward Insights創(chuàng)始人兼首席分析師Gregory Wong認為：“隨著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的性能將會越來越困難。若要推動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而不會影響性能，從而抵消了高傳輸率的低并行性。通過將控制邏輯定位在NAND存儲器陣列下方，長江存儲表示Xtacking架構允許最大化其3D NAND容量，并最小化芯片的尺寸。

長江存儲稱，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300毫米晶圓不會顯著增加生產成本。與其他制造商一樣，長江存儲沒有公開用于3D NAND的光刻節(jié)點，只對外公布使用XMC的工廠生產內存和邏輯，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進行加工，因此長江存儲不需要非常高的混合和匹配覆蓋精度來將它們粘合在一起并形成互連通孔。

去年，長江存儲曾經發(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，長江存儲的32層NAND芯片產量仍然非常低，顯示可能還需要幾個月的時間才會推出48層組件。

一般來說，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來說，在涉及到通常的Gb/mm²指標時，拋開所有復雜性和產率，較小的芯片會讓晶圓成本分散在更多芯片上，進而在成本方面獲勝。

而隨著晶圓在化學氣相沉積（CVD）機器上花費更多時間，3D NAND技術變得更加復雜，因此晶圓廠加工的晶圓數量以及晶圓本身的成本不再是至關重要的指標。盡管如此，它們對于像長江存儲這樣的公司來說，通過將控制邏輯放在內存數組中，使其NAND密度最大化。

長江存儲表示，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和數據中心的客戶端和企業(yè)固態(tài)硬盤(SSD)。該公司聲稱它“得到了客戶、業(yè)界合作伙伴和標準組織的協(xié)助，可望‘開啟’高性能NAND解決方案的全新篇章。”