近日在美國舉辦的Flash Memory Summit上，長江存儲(chǔ)正式公布了在3D NAND構(gòu)架上的最新技術(shù)——Xtacking。它的主要特點(diǎn)是可以把外圍電路置于存儲(chǔ)單元之上，實(shí)現(xiàn)更高的存儲(chǔ)密度，從而大幅提升I/O接口的速度。據(jù)長江存儲(chǔ)表示，采用Xtacking技術(shù)的存儲(chǔ)芯片，I/O速度有望達(dá)到了3Gbps，和DDR4內(nèi)存相當(dāng)，而目前日韓廠商同類產(chǎn)品的速度為1Gbps左右。

一直以來，NAND閃存的核心技術(shù)被三星、SK海力士、東芝等日韓廠商所控制。國產(chǎn)存儲(chǔ)廠商在核心技術(shù)方面和日韓老牌廠商相比依然有比較大的差距。手機(jī)存儲(chǔ)芯片、固態(tài)硬盤漲價(jià)很大程度上都源于此。此次，長江存儲(chǔ)推出全新的3D NAND架構(gòu)Xtacking，就是一次彎道超車的嘗試。據(jù)稱，長江存儲(chǔ)已經(jīng)把這項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用到對應(yīng)的存儲(chǔ)產(chǎn)品中，預(yù)計(jì)明年開始量產(chǎn)，工藝制程為14nm。

有關(guān)其Xtacking架構(gòu)的關(guān)鍵細(xì)節(jié)，長江存儲(chǔ)表示該架構(gòu)將用于其即將推出的3D NAND閃存芯片。該技術(shù)涉及使用兩個(gè)晶圓構(gòu)建NAND芯片：一個(gè)晶圓包含基于電荷陷阱架構(gòu)的實(shí)際閃存單元，另一個(gè)晶圓采用CMOS邏輯。

傳統(tǒng)上，NAND閃存的制造商使用單一工藝技術(shù)在一個(gè)晶片上產(chǎn)生存儲(chǔ)器陣列以及NAND邏輯（地址解碼，頁面緩沖器等）。相比之下，長江存儲(chǔ)打算使用不同的工藝技術(shù)在兩個(gè)不同的晶圓上制作NAND陣列和NAND邏輯，然后將兩個(gè)晶圓粘合在一起，使用一個(gè)額外的工藝步驟通過金屬通孔將存儲(chǔ)器陣列連接到邏輯。

Xtacking架構(gòu)旨在使NAND獲得超快的I/O接口速度，同時(shí)最大化其內(nèi)存陣列的密度。長江存儲(chǔ)表示，其64層3D NAND芯片的I/O接口速度為3 Gbps，比三星最新的V-NAND快兩倍，比主流3D NAND快三倍。

閃存和固態(tài)硬盤領(lǐng)域的知名市場研究公司Forward Insights創(chuàng)始人兼首席分析師Gregory Wong認(rèn)為：“隨著3D NAND更新?lián)Q代，在單顆NAND芯片存儲(chǔ)容量大幅提升后，要維持或提升相同容量SSD的性能將會(huì)越來越困難。若要推動(dòng)SSD性能繼續(xù)提升，更快的NAND I/O速度及多plane并行操作功能將是必須的。”

長江存儲(chǔ)CEO楊士寧博士表示：“目前，世界上最快的3D NAND I/O速度的目標(biāo)值是1.4Gbps，而大多數(shù)NAND供應(yīng)商僅能供應(yīng)1.0 Gbps或更低的速度。利用XtackingTM技術(shù)我們有望大幅提升NAND I/O速度到3.0Gbps，與DRAM DDR4的I/O速度相當(dāng)。這對NAND行業(yè)來講將是顛覆性的。”

從理論上講，高I/O性能將使SSD供應(yīng)商能夠只用較少的NAND通道制作低容量SSD而不會(huì)影響性能，從而抵消了高傳輸率的低并行性。通過將控制邏輯定位在NAND存儲(chǔ)器陣列下方，長江存儲(chǔ)表示Xtacking架構(gòu)允許最大化其3D NAND容量，并最小化芯片的尺寸。

長江存儲(chǔ)稱，由于存儲(chǔ)密度的增大可以抵消額外的邏輯晶圓成本，使用兩個(gè)300毫米晶圓不會(huì)顯著增加生產(chǎn)成本。與其他制造商一樣，長江存儲(chǔ)沒有公開用于3D NAND的光刻節(jié)點(diǎn)，只對外公布使用XMC的工廠生產(chǎn)內(nèi)存和邏輯，并稱外圍邏輯晶元將使用180nm制程加工。由于兩種晶圓均采用成熟的制造技術(shù)進(jìn)行加工，因此長江存儲(chǔ)不需要非常高的混合和匹配覆蓋精度來將它們粘合在一起并形成互連通孔。

去年，長江存儲(chǔ)曾經(jīng)發(fā)布了一款32層3D NAND芯片，并表示將在今年推出48層版本。今年2月，一位華爾街(Wall Street)分析師表示，長江存儲(chǔ)的32層NAND芯片產(chǎn)量仍然非常低，顯示可能還需要幾個(gè)月的時(shí)間才會(huì)推出48層組件。

一般來說，存儲(chǔ)顆粒制造商傾向于將模具尺寸保持在較低的水平，以提高競爭力和盈利能力。對于2D NAND來說，在涉及到通常的Gb/mm²指標(biāo)時(shí)，拋開所有復(fù)雜性和產(chǎn)率，較小的芯片會(huì)讓晶圓成本分散在更多芯片上，進(jìn)而在成本方面獲勝。

而隨著晶圓在化學(xué)氣相沉積（CVD）機(jī)器上花費(fèi)更多時(shí)間，3D NAND技術(shù)變得更加復(fù)雜，因此晶圓廠加工的晶圓數(shù)量以及晶圓本身的成本不再是至關(guān)重要的指標(biāo)。盡管如此，它們對于像長江存儲(chǔ)這樣的公司來說，通過將控制邏輯放在內(nèi)存數(shù)組中，使其NAND密度最大化。

長江存儲(chǔ)表示，其Xtacking架構(gòu)打造的芯片將用于“通用閃存儲(chǔ)存”(UFS)，以及智能手機(jī)、PC和數(shù)據(jù)中心的客戶端和企業(yè)固態(tài)硬盤(SSD)。該公司聲稱它“得到了客戶、業(yè)界合作伙伴和標(biāo)準(zhǔn)組織的協(xié)助，可望‘開啟’高性能NAND解決方案的全新篇章。”