便是在这样的情形下,位于武汉的长江存储,这个国家存储器芯片的绝对主力,却完成了一项重大技能打破。
2020年4月10日,长江存储在其官网发布:
128层QLC 3D NAND 闪存(型号: X2-6070)研发成功,并已在多家掌握器厂商SSD等终端存储产品上通过验证。作为业内首款128层QLC规格的3D NAND闪存,长江存储X2-6070拥有业内已知型号产品中最高单位面积存储密度,最高I/O传输速率和最高单颗NAND 闪存芯片容量
长江存储发布的128层QLC 3D NAND 闪存
相信很多小伙伴对长江存储的技能路线有一种不明觉厉的觉得。我希望以尽可能大略的科普措辞,来跟大家阐明一下长江存储的技能路线——Xtacking。
长江存储在自家官网上,对付Xtacking有过概括性的先容,总结起来便是,长存可以做到把外围电路(periphery)和存储阵列(cell array)在单独的晶圆上分别制造,然后再把它们面对面的“粘贴”起来(实际上用的是wafer to wafer或者是die to die的装置技能),以此省下了面积,得到更高的存储密度,同时I/O速率也得到了提升。
外围电路和存储单元是个啥?3D-NAND芯片的微不雅观布局,可以理解为一个大楼。
大楼里面有很多单元门栋(称为一个pillar),每个门栋有很多楼层,每一层有一个个小房间,便是cell,在垂直方向上,如果小房子盖了128层,便是我们所谓的128层3D NAND芯片。
3D NAND芯片 cell array区域横截面电镜图,图片来源:https://www.semiconductor-digest.com
芯片写入信息的时候,便是这些小房间都存入了电子,芯片擦除信息的时候,便是把小房子里的电子“拽走”。
cell pillar与cell的构造示意图,图片来源:https://www.semiconductor-digest.com
外围电路是什么呢?虽然它本身并不起到存储电子的浸染,但是它决定了去读取/写入/擦除哪一个小房子里的信息,以及一些赞助的功能,如解码器、行选择器、列选择器、电流放大器等。
一样平常来讲,3D NAND在设计的时候,外围电路占的面积比例越小越好,这样更多的面积就可以用来留给cell array,实现更高的存储密度。
以是,如果外围电路和cell array横向并列平铺,面积利用比例不高,如果把外围电路和cell array纵向堆积,面积利用比例就大大提高。长江存储利用装置环节的技能,把外围电路倒扣在cell array的上方,便是纵向堆积以追求面积利用比例的一种考试测验。
“富贵险中求”的Xtacking技能实际上,在外围电路和cell array的纵向堆积上,直接设计在同一颗芯片里是很随意马虎的实现的,比如长存的竞争对手镁光和东芝都是这么干的,也便是所谓的CuA(CMOS under Array)技能。
CuA NAND芯片示意图,外围电路设计在cell array的下面,图片来源:Imec Technology Forum US
像长江存储这样将外围电路和cell array分开制造之后再“粘起来”,虽然会带来一些优点,比如外围电路可以针对不同客户定制设计,以及生产流程韶光可以相应缩短,但是带来的问题和寻衅也很大,包括但不局限于:
1)更大的互联电阻。
2)电路之间的overlay匹配性
3)对接表面的纵向起伏
4)长期利用的可靠性
Xtacking的架构
那么,既然缺陷也很明显,为什么长江存储还要这么做呢?直接采取CuA构造不喷鼻香吗?
喷鼻香是喷鼻香,但是CuA构造已经是竞争对手的专利技能,如果偷摸利用,少不了往后面临烦不胜烦的专利诉讼,如果购买专利授权,竞争对手可能通过专利用度就把它耗去世。
科普完了长存的技能路线,再来说说长存128层研发成功这件事本身的意义。
这标志着它追平了国际大厂吗?业内人士都知道,实际情形并没有这么乐不雅观。
长存的官方新闻是这么写的:
“在多家掌握器厂商SSD等终端存储产品上通过验证。”
“个中,128层QLC 版本将率先运用于消费级SSD,并逐步进入企业级做事器、数据中央等领域。”
“验证通过”这一过程不是很难达到,跑个几千上万片晶圆,即便只有1%的良率,也可以专门挑选出良率稍高的那些晶圆作为送样样品来认证。
其次,3D NAND芯片的利用市场是跟它的性能等级严格干系的,一等货-也便是可靠性最好、电性能最好的会分拣出来作为做事器芯片,次等货才会流入消费级市场。而后者的利润率只有前者的十分之一至五分之一。换句话说,假设长存128层现在已经可以量产,它和紧张面对企业级市场的竞争对手比较,利润还是低很多。更不用说竞争对手已经实现了128层量产。
以是,关于这次长存的技能打破,在我看来,颇有点像能跑进10秒大关的苏炳添,虽然迈进了一个重大的门槛,但是前面依旧有博尔特、盖伊等一众妙手。
虽然我暂时还不能超越你们,但跟我自己比,已经是里程碑了。而且,我依旧认为有朝一日我能超越你们!
再次祝贺长存!
你是全村落的希望!