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长江存储弯道超车!重磅发布Xtacking技术,下一代64层3D NAND有望快3倍

来源:国际电子商情 编辑:马路锋 浏览量:244 发布时间:2018-08-11

文章摘要:

       近日在美国举办的Flash Memory Summit上,长江存储正式公布了在3D NAND构架上的 ——Xtacking。它的主要特点是可以把外围电路置于存储单元之上,实现更高的存储密度,从而大幅提升I/O接口的速度。据长江存储表示,采用Xtacking技术的存储芯片,I/O速度有望达到了3Gbps,和DDR4内存相当,而目前日韩厂商同类产品的速度为1Gbps左右。


  一直以来,NAND闪存的核心技术被三星、SK海力士、东芝等日韩厂商所控制。国产存储厂商在核心技术方面和日韩老牌厂商相比依然有比较大的差距。手机存储芯片、固态硬盘涨价很大程度上都源于此。此次,长江存储推出全新的3D NAND架构Xtacking,就是一次弯道超车的尝试。据称,长江存储已经把这项技术运用到对应的存储产品中,预计明年开始量产,工艺制程为14nm。 

 

 有关其Xtacking架构的关键细节,长江存储表示该架构将用于其即将推出的3D NAND闪存芯片。该技术涉及使用两个晶圆构建NAND芯片:一个晶圆包含基于电荷陷阱架构的实际闪存单元,另一个晶圆采用CMOS逻辑。


  传统上,NAND闪存的制造商使用单一工艺技术在一个晶片上产生存储器阵列以及NAND逻辑(地址解码,页面缓冲器等)。相比之下,长江存储打算使用不同的工艺技术在两个不同的晶圆上制作NAND阵列和NAND逻辑,然后将两个晶圆粘合在一起,使用一个额外的工艺步骤通过金属通孔将存储器阵列连接到逻辑。


  Xtacking架构旨在使NAND获得超快的I/O接口速度,同时最大化其内存阵列的密度。长江存储表示,其64层3D NAND芯片的I/O接口速度为3 Gbps,比三星最新的V-NAND快两倍,比主流3D NAND快三倍。


  闪存和固态硬盘领域的知名市场研究公司Forward Insights创始人兼首席分析师Gregory Wong认为:“随着3D NAND更新换代,在单颗NAND芯片存储容量大幅提升后,要维持或提升相同容量SSD的性能将会越来越困难。若要推动SSD性能继续提升,更快的NAND I/O速度及多plane并行操作功能将是必须的。”


  长江存储CEO杨士宁博士表示:“目前,世界上最快的3D NAND I/O速度的目标值是1.4Gbps,而大多数NAND供应商仅能供应1.0 Gbps或更低的速度。利用XtackingTM技术我们有望大幅提升NAND I/O速度到3.0Gbps,与DRAM DDR4的I/O速度相当。这对NAND行业来讲将是颠覆性的。”


  从理论上讲,高I/O性能将使SSD供应商能够只用较少的NAND通道制作低容量SSD而不会影响性能,从而抵消了高传输率的低并行性。通过将控制逻辑定位在NAND存储器阵列下方,长江存储表示Xtacking架构允许最大化其3D NAND容量,并最小化芯片的尺寸。


  长江存储称,由于存储密度的增大可以抵消额外的逻辑晶圆成本,使用两个300毫米晶圆不会显着增加生产成本。与其他制造商一样,长江存储没有公开用于3D NAND的光刻节点,只对外公布使用XMC的工厂生产内存和逻辑,并称外围逻辑晶元将使用180nm制程加工。由于两种晶圆均采用成熟的制造技术进行加工,因此长江存储不需要非常高的混合和匹配覆盖精度来将它们粘合在一起并形成互连通孔。


  去年,长江存储曾经发布了一款32层3D NAND芯片,并表示将在今年推出48层版本。今年2月,一位华尔街(Wall Street)分析师表示,长江存储的32层NAND芯片产量仍然非常低,显示可能还需要几个月的时间才会推出48层组件。


  一般来说,存储颗粒制造商倾向于将模具尺寸保持在较低的水平,以提高竞争力和盈利能力。对于2D NAND来说,在涉及到通常的Gb/mm?指标时,抛开所有复杂性和产率,较小的芯片会让晶圆成本分散在更多芯片上,进而在成本方面获胜。


  而随着晶圆在化学气相沉积(CVD)机器上花费更多时间,3D NAND技术变得更加复杂,因此晶圆厂加工的晶圆数量以及晶圆本身的成本不再是至关重要的指标。尽管如此,它们对于像长江存储这样的公司来说,通过将控制逻辑放在内存数组中,使其NAND密度最大化。


  长江存储表示,其Xtacking架构打造的芯片将用于“通用闪存储存”(UFS),以及智能手机、PC和数据中心的客户端和企业固态硬盘(SSD)。该公司声称它“得到了客户、业界合作伙伴和标准组织的协助,可望‘开启’高性能NAND解决方案的全新篇章。” 

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