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长江存储的杀手锏:Xtracking架构详解

中银机械 ·2018-09-17 08:53·半导体行业观察
阅读:2083

摘要:

本报告详细介绍了长江存储杀手锏技术Xtracking技术在3D NAND的突破,读完本篇介绍,可以了解如下四个问题。

1)传统2D NAND遇到的问题,为什么采用3D NAND?

2)3D NAND传统工艺遇到的问题,为什么要研发Xtracking 架构?

3)Xtracking 架构必须要解决的三个问题是什么?

4)Xtracking架构下的3D NAND加工,对传输速度、存储密度、研发周期的提升作用如何?

正文部分:

NAND实际是串联式的存储方式,之前是2D NAND,随着线宽微缩,成本提高,并且信号有干扰风险。

3D NAND:利用了立体空间提高存储密度,提高性能,降低成本,减少光刻难度和成本,降低信号干扰的风险。

3D NAND的三大核心竞争力:传输速度、存储密度、和上市周期。

大数据时代:存储容量成线性增长趋势。数据增长已进入万亿GB时代,NAND带宽增速之后。

中间红色的是存储电路阵列去,外围绿色的是外围逻辑电路,负责驱动、和传输的功能。

一般加工时,先生产外围电路,之后加工阵列部分,会涉及高温高压的工艺,此工艺会影响之前已经加工好的逻辑电路。

所以出现矛盾:逻辑电路的线宽无法持续减少,到目前0.13um水平。

存储密度:芯片利用率低,外围电路占整个芯片面积无法减少。所以芯片上总有部分面积无法实现存储作用。

外围电路的研发、制造周期很长。因为需要把外围电路制造好,之后把阵列做好。如果出现问题才能发现,然后进行工艺调整。

Xtracking:通过将外围电路和阵列电路分开加工。外围电路不需要收到阵列加工时的高温、高压的影响,所以可以跟随逻辑电路的进步发展,未来可以进一步40nm,28nm发展。

传统结构NAND的面积利用率65%,Xtacking提高存储面积90%。

Xtacking工艺性能会明显提高,成本略有提高。国外厂商会采用将外围电路放置在阵列单元的下方,也能提高存储密度,但是Xtacking提高更多。

Xtacking模块化工艺将产品研发周期缩短3个月。

Xtacking面临的重要问题:

1)硅片的平整度;

2)对孔的对准精度,整个晶片所有通孔都对准;

3)接口材料的选择。

良率和可靠性测试效果令人满意。

64层TLC产品已经验证成功,电压分布图令人满意。

可靠性目前看来令人满意。

公司从第二代开始持续迭代。第二代正在路上,第三代正在研发。未来随着第四、第五代,Xtacking的优势更加明显,作用更加体现。

长江存储公司的介绍:

1)前身武汉新芯2006年成立,2008年第一片晶圆出货,2010年生产NOR Flash,2013年从IBM得到专利授权,2015年合作开发3D NAND。

2014年开始做3D NAND,2015年研发9层芯片,2016年开始32层测试芯片,2017年32层产品芯片。

2年时间,1000工程师,投资10亿美金,做出32层3D NAND芯片。目前已经投入小规模量产,基本达到企业级水平。同时64层芯片采用Xtacking进展也不错。

2018年8月长江存储的一号工厂,年产10万片产能;之后会新增2个工厂,最终达到年产30万片。

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