长江存储第二代3D闪存IO速度达3Gbps创史：明年量产

谈到NAND闪存，或者说以它为代表的SSD产品，多数人对速度的理解集中在像是SATA 3/PCIe 3.0等外部接口上，但其实闪存芯片也有内部接口，LGA/BGA都有引脚，所以就有引脚带宽，即I/O接口速度的概念，一定程度上可理解为内频。

今晨结束的Flash Memory Summit（闪存技术峰会）的首日Keynote上，长江存储（Yangtze Memory Technology，YMTC）压轴出场，介绍了新的3D NAND架构Xtacking。

长江存储称，数据产生的能力和贮存能力的增长是严重不对等的，2020年左右将产生47ZB（泽字节，470万亿亿比特），2025会是162ZB 。虽然多数数据可能是垃圾，但存储公司没有选择性，其唯一目标就是尽可能多地保存下来。

长江存储将NAND闪存的三大挑战划归为I/O接口速度、容量密度和上市时机 ，此次的Xtacking首要是提高I/O接口速度，且顺带保证了3D NAND多层堆叠可达到更高容量以及减少上市周期。

当前，NAND闪存主要沿用两种I/O接口标准，分别是Intel/索尼/SK海力士/群联/西数/美光主推的ONFi，去年12月发布的最新ONFi 4.1规范中，I/O接口速度最大1200MT/s（1.2Gbps）。

第二种标准是三星/东芝主推的Toggle DDR，I/O速度最高1.4Gbps。不过，大多数NAND供应商仅能供应1.0 Gbps或更低的I/O速度。

此次，Xtacking将I/O接口的速度提升到了3Gbps，实现与DRAM DDR4的I/O速度相当。

那么长江存储是如何实现的呢？

据长江存储CEO杨士宁博士介绍，Xtacking，可在一片晶圆上独立加工负责数据I/O及记忆单元操作的外围电路。存储单元同样也将在另一片晶圆上被独立加工。当两片晶圆各自完工后，Xtacking技术只需一个处理步骤就可通过数百万根金属VIA(Vertical Interconnect Accesses，垂直互联通道)将二者键合接通电路，而且只增加了有限的成本。

官方称，传统3D NAND架构中，外围电路约占芯片面积的20~30%，降低了芯片的存储密度。随着3D NAND技术堆叠到128层甚至更高，外围电路可能会占到芯片整体面积的50%以上。Xtacking技术将外围电路置于存储单元之上，从而实现比传统3D NAND更高的存储密度（长江的64层密度仅比竞品96层低10~20%）。

在NAND获取到更高的I/O接口速度及更多的操作功能的同时，产品开发时间可缩短三个月，生产周期可缩短20%，从而大幅缩短3D NAND产品的上市时间。

应用

长江存储称，已成功将Xtacking技术应用于其第二代3D NAND产品的开发。该产品预计于2019年进入量产，现场给出的最高工艺节点是14nm。

西数计划在年底前量产162层NAND 目标到2024年超过200层

西部数据计划开始大规模生产162层的BiCS6 3D NAND，这可能在今年年底前就用于PCIe 5规范的SSD。该公司还在研发用于数据中心存储的200层以上的NAND，PLC，以及将多个3D NAND晶圆粘合在一起以增加层数的方法。

西部数据与合作伙伴Kioxia一起，刚刚让我们看到了他们未来几年NAND发展的路线图。该公司计划很快推出其第六代BiCS，它将具有162层的TLC和QLC结构。

考虑到美光等竞争对手已经有176层NAND一段时间了，这听起来可能不是那么令人印象深刻，但西数声称他们将通过使用一种新材料来缩小存储单元的尺寸，从而使芯片尺寸更小。这将使他们能够制造出更便宜的存储设备，而且性能同样出色。BiCS6 3D NAND的大规模生产计划在2022年底开始，西部数据计划在从廉价USB驱动器到PCIe 5.0固态硬盘的产品中使用这些芯片。

西部数据还谈到了他们即将推出的具有200多层的BiCS+闪存，该产品将于2024年上市。与BiCS6相比，它的特点是每片晶圆增加55%的比特，传输速度提高60%，写入速度提高15%。值得注意的是，BiCS+仅用于数据中心的固态硬盘，因为该公司计划为消费者存储提供不同级别的2xx层NAND，被称为BiCS-Y。

西部数据还分享说，他们正在研究多种技术，以提高密度和容量，包括PLC，他们计划在未来十年内建立具有500层以上的NAND。

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