国外机构拆解长江存储128层TLC闪存芯片，认为技术已赶上业内领跑者

长江存储宣布128层堆叠的3D NAND闪存研发成功，有X2-6070这款拥有目前业界已知最大单位面积存储密度、最高I/O传输速度以及最高单颗NAND存储芯片容量的3D QLC，以及128层堆叠的3D TLC X2-9060。在2018年的闪存峰会上，长江存储正式推出了Xtacking架构3D闪存，当时还是32层堆叠，仅用三年时间就变成了128层堆叠，效率相当高。

近日，Tech Insights对Asgard（阿斯加特）最新的AN4 1TB SSD（基于PCIe 4.0标准）进行了拆解和分析，这款产品是长江存储128层堆叠3D NAND闪存的首次商业应用。

长江存储的128层堆叠产品采用的Xtacking架构已经全面升级至2.0，可进一步释放3D闪存的潜能，其基于电荷俘获型（Charge-Trap）存储技术，可在1.2V Vccq电压下实现1.6Gbps的数据传输速率。目前长江存储的Xtacking 2.0架构用于制造128层堆叠的512Gb 3D TLC NAND闪存芯片，以及128层堆叠的3D QLC NAND闪存芯片。

拆解的AN4 1TB SSD采用了长江存储128层堆叠的512Gb 3D TLC NAND闪存芯片，尺寸为60.42平方毫米，位密度增加到8.48 Gb/平方毫米，相比Xtacking 1.0架构的芯片（256Gb）提高了92%。长江存储Xtacking混合键合技术使用了两片晶圆来集成3D NAND器件，因此可以找到两个die，一个用于NAND阵列芯片，另一个用于CMOS外围芯片。其单元结构是由两个层板组成，通过层板接口缓冲层连接，与铠侠的112层堆叠的BiCS 3D NAND闪存在结构上的工艺相同。

与三星（V-NAND）、美光（CTF CuA）和SK海力士（4D PUC）现有的128层堆叠512Gb 3D TLC NAND闪存产品相比，长江存储的裸片尺寸更小，这使得它拥有最高的密度。Tech Insights认为，长江存储的128层堆叠工艺无论在容量、位密度还是I/O速度方面都足以与其他产品竞争，技术上已赶上其他领跑者。

性能高于三星、美光！国外逆向机构芯片级拆解长江存储128层Nand

近期，国外著名逆向分析机构techinisights 对阿斯加特(Asgard) PCIe4.0 NVMe1.4 AN4 1TB SSD进行了拆解，并对Nand存储芯片进行了芯片级拆解分析及显微拍照。

阿斯加特(Asgard)的SSD采用了紫光的3DNAND颗粒。根据不同的SSD产品，YMTC 128L 3D NAND闪存器件的封装标记是不同的，例如，YMN09TC1B1HC6C（日期代码：2021 9W）或POWEV PYT02TV4IA1-X4PWA（日期代码：2021 31W）。

图1 显示封装标记

图2 显示NAND芯片标记（CDT1B）

图3显示YMTC 512 Gb 128L Xtacking 2.0 3D TLC NAND芯片的CMOS芯片标记（CDT1A或CDT1B）。

作为参考，YMTC 64L Xtacking 1.0 TLC 芯片对于 NAND 芯片 (Y01-08 BCT1B) 和 CMOS 外围芯片 (Y01A08 BCT1B) 的芯片标记略有不同。

YMTC 128L Xtacking 裸片

三星176L V-NAND和SK海力士176L 4D PUC NAND SSD尚未在商用市场上出现，这似乎很有意义。YMTC 512Gb 128L Xtacking 2.0 TLC 芯片尺寸为 60.42 平方毫米。位密度增加到 8.48 Gb/平方毫米，比 Xtacking 1.0 芯片 (256Gb) 高 92%。由于长江存储Xtacking混合键合技术使用两片晶圆来集成3D NAND器件，因此我们可以找到两个die，一个用于NAND阵列芯片，另一个用于CMOS外围芯片。

图 4. YMTC 128L Xtacking 2.0 NAND Die 平面图

图 5. YMTC 128L Xtacking 2.0 Peripheral CMOS Die Floorplan

图4 显示了长江存储128L Xtacking 2.0芯片的NAND芯片布局图，图5显示了CMOS外围芯片布局图。Xtacking 架构旨在让长江存储在最大化其内存阵列密度的同时获得超快 I/O，例如 SSD 的读取速度为 7500 MB/s，写入速度为 5500 MB/s。该芯片采用四平面设计，所有 CMOS 外围电路（例如页面缓冲器、列解码器、电荷泵、全局数据路径和电压发生器/选择器）都放置在 3D NAND 单元阵列芯片下方的逻辑芯片上。

YMTC 128L Xtacking 2.0 规格和单元结构

YMTC 128L Xtacking 2.0单元结构由两个层板组成，通过层板接口缓冲层连接，与KIOXIA 112L BiCS 3D NAND结构的工艺相同。单元尺寸、CSL间距和9孔VC布局与以前的64L Xtacking 1.0单元保持相同的设计和尺寸（水平/垂直WL和BL间距）。门的总数为141（141T），包括选择器和用于TLC操作的虚拟WLs。

图6显示了YMTC三维NAND单元在WL方向的结构，以及32L（T-CAT，39T）、64L（Xtacking 1.0，73T）和128L（Xtacking 2.0，141T）的总门数注释。

上层有72个tungsten gates，而下层由69个门组成。包括BEOL Al、NAND裸片和外围逻辑芯片在内的金属层总数为10，这意味着与64L Xtacking 1.0工艺集成相比，外围逻辑芯片中增加了两个铜金属层。通道VC孔的高度增加了一倍，为8.49微米。

Techinsghts 认为长江存储的128层工艺在容量、位密度和I/O速度方面实现了行业领先的新标准。

与三星（V-NAND）、美光（CTF CuA）和SK hynix（4D PUC）的现有128L 512Gb 3D TLC NAND产品相比，裸片尺寸更小，这使得它的比特密度最高。四板芯片平面图和两层阵列结构与美光和SK hynix相同，但每串选择器和虚拟WL的数量为13个，比美光和SK hynix 小（两者均为147T）。由于采用Xtacking混合键合方法，使用的金属层数远高于其他产品表2显示了128L 512Gb 3D TLC NAND产品的比较，包括刚刚发布的YMTC 128L Xtacking 2.0 3D NAND。

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