232层堆叠?长江存储第四代3D闪存揭秘:独特架构 功不可没

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  8月2日,国产闪存制造商长江存储在2022年闪存峰会(FMS)上宣布,正式推出了基于晶栈?3.0(Xtacking?3.0)技术的第四代TLC三维闪存X3-9070。

  消息显示,该3D NAND闪存堆叠层数或已达到了业界领先的232层。

  

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  长江存储第四代TLC三维闪存X3-9070

  据介绍,X3-9070与上一代产品相比,拥有更高的存储密度,更快的I/O速度,并采用6-plane设计,性能提升的同时功耗更低,进一步释放系统级产品潜能。

  具体来说,X3-9070具有以下技术特点:

  性能:

  X3-9070实现了高达2400MT/s的I/O传输速率,符合ONFI 5.0规范;相较于长江存储上一代产品实现了50%的性能提升;

  密度:

  得益于晶栈3.0的架构创新,X3-9070成为了长江存储历史上密度最高的闪存颗粒产品,能够在更小的单颗芯片中实现1Tb的存储容量;

  提升系统级产品体验:

  得益于创新的 6-plane设计(这意味着可以允许die可以进行更多的并行处理,可以带来更出色的随机读取吞吐量),X3-9070相比传统4-plane,性能提升50%以上,同时功耗降低25%,能效比显著提升,可为终端用户带来更具吸引力的总体拥有成本(TCO)。

  另据长江存储介绍,X3-9070凭借出色的性能、更佳的耐用性以及高质量可靠性,通过了美国电子器件工程联合委员会(JEDEC)定义的多项测试标准。

  虽然长江存储并未公开X3-9070具体的堆叠层数,但是根据供应链的消息显示,其堆叠层数已经达到了业界领先的232层。

  值得注意的是,今年7月底,美光才刚刚正式宣布量产业界首个232层堆叠的3D NAND芯片,这也是当时全球首个量产的超过200层的3D NAND闪存芯片,并且也是全球首款六平面(6-Plane) 设计的3D NAND闪存芯片。

  时隔仅数天的时间,长江存储也顺利推出232层堆叠的X3-9070,就成功追上业界顶尖水平,确实是非常厉害。

  那么,为何成立于2016年的长江存储,仅用了6年时间就追赶上了全球领先的技术水平?长江存储原创的Xtacking技术功可谓是不可没!

  资料显示,长江存储的Xtacking技术,是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,而存储单元则是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。

  

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  根据长江存储此前公布的数据显示,在传统3D NAND架构中,外围电路约占芯片面积的20~30%,这也使得芯片的存储密度大幅降低。

  随着3D NAND技术堆叠到128层甚至更高,外围电路所占据的芯片面积或将达到50%以上,Xtacking技术则可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。

  此外,在I/O速度方面,目前NAND闪存主要是Intel/索尼/SK海力士/群联/西数/美光主推的ONFi。最新的2021年公布的ONFI 5.0标准的I/O接口速度最大为2.4Gbps。

  而长江存储2019年量产的Xtacking 1.0技术就已经将I/O接口的速度大幅提升到3Gbps,实现与DRAM DDR4的I/O速度相当。

  长江存储表示,Xtacking技术不仅提高了I/O接口速度,而且还保证了3D NAND多层堆叠可达到更高容量,还可使得产品开发时间缩短三个月,生产周期可缩短20%,从而大幅缩短3D NAND产品的从开发到上市周期。

  根据Tech Insights在去年10月拆解和测试长江存储512Gb 128层Xtacking 2.0 TLC芯片的分析报告显示,该芯片的die尺寸为60.42mm2,单位密度增加到了8.48 Gb/mm2, 比上一代的256Gb 64层的Xtacking 1.0 die 高出了92% 。读取速度达到了7500 MB/s,写入速度也高达5500 MB/s。

  

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  △长江存储512Gb 128层Xtacking 2.0 TLC NAND芯片的CMOS外围电路die平面图

  

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  △长江存储三代3D NAND的比较:Gen1(32L)、Gen2(64L,Xtacking 1.0)和Gen3(128L,Xtacking 2.0)。

  如今,长江存储的Xtacking技术已经进一步进化到了Xtacking 3.0,相比Xtacking 2.0自然也就带来了更大的提升。


标签: 长江存储 SSD 闪充

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