长江存储推全新3D NAND架构 挑战三星存储

雷帝网 乐天 8月7日报道

作为NAND行业的新晋者，长江存储科技有限责任公司（简称：长江存储）今天公开发布其突破性技术——XtackingTM。据知情人士透露，这之前存储一直都是三星的强项。

长江存储称，该技术将为3D NAND闪存带来前所未有的I/O高性能，更高的存储密度，及更短的产品上市周期。

采用XtackingTM，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。这样的加工方式有利于选择合适的逻辑工艺，以让NAND获取更高的I/O接口速度及更多的操作功能。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，XtackingTM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。

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。”

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。XtackingTM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。

XtackingTM技术充分利用存储单元和外围电路的独立加工优势，实现了并行的、模块化的产品设计及制造，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。此外，这种模块化的方式也为引入NAND外围电路的创新功能以实现NAND闪存的定制化提供了可能。

长江存储已将Xtacking TM技术应用于其第二代3D NAND产品的开发。该产品预计于2019年进入量产阶段。

长江存储称，通过与客户、行业合作伙伴和行业标准机构合作，Xtacking TM技术将应用于智能手机、个人计算、数据中心和企业应用等领域，将开启高性能、定制化NAND解决方案新篇章。

资料显示，长江存储成立于2016年7月，是一家集芯片设计、工艺研发、晶圆生产与测试、销售服务于一体的存储器解决方案企业，总部位于湖北武汉。

长江存储为全球客户提供先进的存储产品和解决方案，广泛应用在移动通信、计算机、数据中心和消费电子等领域。

长江存储借助全资子公司武汉新芯超过10年的12英寸先进集成电路技术研发与生产制造经验基础，采取自主研发与国际合作双轮驱动模式，于2017年研制了中国的第一颗3D NAND闪存芯片。

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2022 LS30 长江存储晶栈Xtacking架构如何成为存储行业一枝独秀

ZAO 2022中关村在线年度观察推选年度领先解决方案Leading Solutions 30（以下简称LS30），为行业用户提供更好的选择，助力行业优质解决方案与技术方案。

中关村在线认为，2021年长江存储推出的致态TiPlus7100采用的架构技术可以参与本次终极评选。致态TiPlus7100采用长江存储独有的晶栈?Xtacking?架构，存储密度和性能都大幅提升，即使采用了DRAMless技术，最高连续读写性能也达到了7000MB/s和6000MB/s，同时也能耗也大幅降低，无需散热片即可长时间稳定运行，成为最新平台装机优秀的固态硬盘产品之一。

01 晶栈?Xtacking?架构对存储行业的意义

在3D闪存中除了存储阵列之外，还有一些外围电路会占据20~30%芯片面积。传统的闪存将外围电路与存放到Array存储单元下方，长江存储的Xtacking?是把存储阵列和外围电路分开来做，分别在两个晶圆上加工，然后通过垂直互联通道把它们键合、接通电路。因此对于固态存储行业来说，晶栈?Xtacking?技术可谓一枝独秀，这主要体现在三个方面：

性能：实现了更多的I/O通道数量和高达2400MT/s的I/O接口速度，符合ONFI 5.0标准，与前一代产品相比，性能提高了50%。

存储密度：晶栈?Xtacking? 3.0架构已成为YMTC长江存储历史上比特密度最高的闪存产品，在超紧凑的单晶片上实现了1TB的存储容量。

升级的系统级产品体验：创新的6平面设计，每个平面都支持同步多平面独立运行，与传统的4平面架构相比，新架构的性能可提升50%，而功耗可降低25%，

02 技术解读：晶栈?Xtacking?架构

从原理看，YMTC长江存储的晶栈?Xtacking?架构是两片独立的晶圆上，分别加工外围电路和存储单元，在逻辑工艺上有着更多的自主选择性，从而让NAND获取更多的I/O通道、更高的接口速度，例如最新的晶栈Xtacking?架构NAND具备四闪存通道和高达2400MT/s的接口带宽。

3D NAND颗粒最重要的发展方向是存储密度的优化。在传统3D NAND架构中，外围CMOS电路约占芯片面积20~30%，而晶栈?Xtacking?技术创新的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，芯片面积可减少约25%，同等面积基础上，Xtacking?架构能够提供更多的存储单元。单晶片上实现了1TB的存储容量。

除此之外，Xtacking?工艺存储单元和外围CMOS线路独立加工的特性，可以实现并行和模组化的灵活生产，较于传统结构产品研发周期可缩短三个月，生产周期可缩短20%，使得长江存储NAND的出货量也得到大幅提升。

03 行业影响：力争国际水准 加速国内SSD产业升级

从1.0到3.0，YMTC长江存储的晶栈?Xtacking?这个异构的3D集成架构，已经建立了一个成熟的体系，并诞生基于Xtacking?架构 NAND的系统解决方案的多样化组合，包括SATA III、PCIe Gen3和Gen4 SSD，以及用于移动和嵌入式应用的eMMC和UFS，并获得了领先OEM的认可。

以Xtacking? 3.0为核心，YMTC长江存储的第四代3D NAND是一种尖端的产品，拥有更高的存储密度，优化的性能，并提高了耐久性、质量和可靠性，符合JEDEC等严格的测试标准。由于最新工艺改进，现在还能以更高的成本效率获得增强的可扩展性。

04 总结

LS30年度领先解决方案具备强大的核心技术和引领产业发展的领导力。依托于技术研发实力、技术创新能力以及技术拓展潜力，不断为用户提供运行速度更快、效能更好且体验更佳的主流应用技术、优质企业商业产品和解决方案，并持续推动产业发展。

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