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长江存储公布突破性技术——Xtacking

·2018-08-12 11:14·电子发烧友
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北京时间2018年8月7日,长江存储官网的一篇新闻稿表示其公开发布了一条其突破性技术——Xtacking。

据该稿件介绍,采用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。这样的加工方式有利于选择合适的先进逻辑工艺,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,创新的Xtacking技术只需一个处理步骤就可通过数百万根金属VIA(Ver ti cal In te rconnect 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。

长江存储CEO杨士宁博士还用具体数值详细说明了该技术的潜力:“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Xtacking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。”

单从数据来说,这应该可以被称为“吓人”的技术,杨士宁博士口中的目前世界最快的3D NAND I/O速度似乎指的是 三星 上个月宣布量产的第五代V-NAND 3D堆叠闪存。该技术采用的是TLC颗粒,内部包含超过850亿个3D TLC CTF存储单元,每个单元可以存储三位数据,核心容量为256GB。三星的第五代V-NAND 3D堆叠闪存业界首次采用Toggle DDR 4.0接口,传输速率提升至1.4Gbps,与前代64层堆栈的V-NAND闪存相比提升了40%。

那么说来,有媒体用“叫板三星”来做标题就显得非常自然。不过拿刚公布的技术来对比三星宣布量产的技术,是否合适呢?

这就让TechSugar小编想到了另一个引起轰动的存储技术——3D Xpoint。早在2005年, 英特尔 和美光成立了一家合资公司英特尔-美光闪存科技(IMFT),旨在共同制造NAND闪存,第一款产品就是72nm的平面NAND。这个新型的3D XPoint就是该合资公司于2015年研发。

长江存储公布突破性技术——Xtacking,三星是否开始慌张?

当时可谓风光一时,因为根据英特尔官方说法,“3D XPoint闪存各方面都超越了目前的内存及闪存,性能是普通闪存的1000倍,可靠性也是普通闪存的1000倍,容量密度是内存的10倍,而且是非易失性的,断电也不会损失数据。” 后来证实1000倍的速度只是理论值,目前使用3D XPoint介质的产品虽然有显著的速度提升,但并没有达到这样的效果。不过随着大数据、人工智能的发展,3D Xpoint还是令人充满向往的。

奈何就在上个月,英特尔和美光正式宣布双方的3D XPoint共同开发计划即将在2019年划下句点。不过英特尔相关业务的高管在接受《EE Times》的电话采访时,表示了对这个技术的固执。

而美光这边,在今年6月份的时候预告了2018年下半年96层3D NAND技术将会开始批量出货,并计划打造超过120层的第四代3D NAND。另一个存储界的巨头——SK海力士正处于72层堆叠产品阶段。而 东芝 \西部数据宣布成功开发采用96层BiCS4架构的第二代3D QLC NAND,并预计2018年下半年开始供货。可以看出,在3D NAND的市场上,三星带着一批狂徒们往前猛冲。毕竟这也是一份美差事,靠这个产品每家公司都赚的盆满钵满。

最后我们再将目光回到长江存储身上,虽说目前其3D NAND存储技术的进度有些落后,但背后的精神值得点赞。

“熬”过来的长江存储

说到长江存储就不得不提紫光和武汉新芯,其中武汉新芯成立于2006年,是湖北省和武汉市下定决心进军集成电路制造领域的产物。起初是做D RAM ,后因DRAM价格低谷周期原因而放弃,转为生产NAND Flash闪存。2010年其订单数量急剧下降,甚至面临公司出售的窘境,届时国外多家企业也对其垂涎。生存状况一直处于艰难的武汉新芯在武汉市政府的坚持下,最终成为中芯国际子公司。奈何业绩一直很难看,中芯国际的10亿注资只能作罢。直到国家集成电路大基金的出手,才让武汉新芯出现转机。2016年3月武汉新芯宣布,将投资240亿美元在武汉打造一个世界级的半导体存储企业,集中精力研究生产NAND FLASH和DRAM。

另一个主角紫光,是在2016年7月份参与进来,在武汉新芯基础上成立了长江存储。武汉新芯将成为长江存储的全资子公司,而紫光集团则是参与长江存储的二期出资。当年12月底,由长江存储主导的国家存储器基地正式动土。

2017年1月,紫光集团进一步宣布投资300亿美元(约2000亿人民币),在江苏南京投资建设半导体存储基地,一期投资100亿美元,建成月产能10万片,主要生产3D NAND FLASH、DRAM存储芯片。2月份中科院微电子所的网页上就传来了令人振奋的消息,国产32层3D NAND FLASH芯片取得突破性进展,通过电学特性等各项测试。

2017年9月长江存储新建的国家存储器基地项目(一期)一号生产及动力厂房实现提前封顶。这年的11月,有媒体报道了长江存储已经成功研发32层3D NAND Flash芯片。对此,赵伟国在央视财经频道《对话》栏目中表示,“这枚芯片价值10亿美元。这是一枚32层64G存储芯片,是长江存储1000人干了2年时间研发出来的。”

长江存储公布突破性技术——Xtacking,三星是否开始慌张?

今年4月份,重达16吨价值400万美金的精密仪器空降长江存储。随后5月份,就有消息爆出,长江存储迎来了自己的第一台光刻机,193nm沉浸式设计,可生产20-14nm工艺的3D NAND闪存晶圆,售价达7200万美元,约合人民币4.6亿元,该光刻机来自ASML。

日前主管紫光半导体业务的联席总裁刁石京表示长江存储的32层堆栈3D NAND闪存今年Q4季度量产,64层堆栈的3D NAND闪存则会在2019年量产。

可以看出,这一路走来全靠两个词,一个是“坚持”一个是“砸钱”,合起来就是“坚持砸钱”。

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