232層堆疊？國產第四代3D快閃記憶體揭秘：獨特架構 功不可沒
8月2日，國產快閃記憶體製造商長江存儲在2022年快閃記憶體峰會（FMS）上宣布，正式推出了基於晶棧?3.0（Xtacking?3.0）技術的第四代TLC三維快閃記憶體X3-9070。
消息顯示，該3D NAND快閃記憶體堆疊層數或已達到了業界領先的232層。
長江存儲第四代TLC三維快閃記憶體X3-9070
據介紹，X3-9070與上一代產品相比，擁有更高的存儲密度，更快的I/O速度，並採用6-plane設計，性能提升的同時功耗更低，進一步釋放系統級產品潛能。
具體來說，X3-9070具有以下技術特點：
性能：
X3-9070實現了高達2400MT/s的I/O傳輸速率，符合ONFI 5.0規範；相較於長江存儲上一代產品實現了50%的性能提升；
密度：
得益於晶棧3.0的架構創新，X3-9070成為了長江存儲歷史上密度最高的快閃記憶體顆粒產品，能夠在更小的單顆晶片中實現1Tb的存儲容量；
提升系統級產品體驗：
得益於創新的 6-plane設計（這意味著可以允許die可以進行更多的並行處理，可以帶來更出色的隨機讀取吞吐量），X3-9070相比傳統4-plane，性能提升50%以上，同時功耗降低25%，能效比顯著提升，可為終端用戶帶來更具吸引力的總體擁有成本（TCO）。
另據長江存儲介紹，X3-9070憑藉出色的性能、更佳的耐用性以及高品質可靠性，通過了美國電子器件工程聯合委員會（JEDEC）定義的多項測試標準。
雖然長江存儲並未公開X3-9070具體的堆疊層數，但是根據供應鏈的消息顯示，其堆疊層數已經達到了業界領先的232層。
值得注意的是，今年7月底，美光才剛剛正式宣布量產業界首個232層堆疊的3D NAND晶片，這也是當時全球首個量產的超過200層的3D NAND快閃記憶體晶片，並且也是全球首款六平面(6-Plane) 設計的3D NAND快閃記憶體晶片。
時隔僅數天的時間，長江存儲也順利推出232層堆疊的X3-9070，就成功追上業界頂尖水平，確實是非常厲害。
那麼，為何成立於2016年的長江存儲，僅用了6年時間就追趕上了全球領先的技術水平？長江存儲原創的Xtacking技術功可謂是不可沒！
資料顯示，長江存儲的Xtacking技術，是在一片晶圓上獨立加工負責數據I/O及記憶單元操作的外圍電路，而存儲單元則是在另一片晶圓上被獨立加工。
當兩片晶圓各自完工後，Xtacking技術只需一個處理步驟就可通過數百萬根金屬VIA(Vertical Interconnect Accesses，垂直互聯通道)將二者鍵合接通電路，而且只增加了有限的成本。
根據長江存儲此前公布的數據顯示，在傳統3D NAND架構中，外圍電路約佔晶片面積的20~30%，這也使得晶片的存儲密度大幅降低。
隨著3D NAND技術堆疊到128層甚至更高，外圍電路所佔據的晶片面積或將達到50%以上，Xtacking技術則可將外圍電路置於存儲單元之上，從而實現比傳統3D NAND更高的存儲密度。
此外，在I/O速度方面，目前NAND快閃記憶體主要是Intel/索尼/SK海力士/群聯/西數/美光主推的ONFi。最新的2021年公布的ONFI 5.0標準的I/O介面速度最大為2.4Gbps。
而長江存儲2019年量產的Xtacking 1.0技術就已經將I/O介面的速度大幅提升到3Gbps，實現與DRAM DDR4的I/O速度相當。
長江存儲表示，Xtacking技術不僅提高了I/O介面速度，而且還保證了3D NAND多層堆疊可達到更高容量，還可使得產品開發時間縮短三個月，生產周期可縮短20%，從而大幅縮短3D NAND產品的從開發到上市周期。
根據Tech Insights在去年10月拆解和測試長江存儲512Gb 128層Xtacking 2.0 TLC晶片的分析報告顯示，該晶片的die尺寸為60.42mm2，單位密度增加到了8.48 Gb/mm2， 比上一代的256Gb 64層的Xtacking 1.0 die 高出了92% 。讀取速度達到了7500 MB/s，寫入速度也高達5500 MB/s。
△長江存儲512Gb 128層Xtacking 2.0 TLC NAND晶片的CMOS外圍電路die平面圖
△長江存儲三代3D NAND的比較：Gen1（32L）、Gen2（64L，Xtacking 1.0）和Gen3（128L，Xtacking 2.0）。
如今，長江存儲的Xtacking技術已經進一步進化到了Xtacking 3.0，相比Xtacking 2.0自然也就帶來了更大的提升。
