長江存儲Xtacking技術:用它,國產存儲打敗了美光、三星

先說一個事實,那就是中國大陸的長江存儲,成為了全球第一家量產232層3D NAND快閃記憶體晶元的廠商,技術已經超過了三星美光SK海力士、鎧俠等巨頭。

事實上,長江存儲一直保持低調,並沒有公布這個事實,但是TechInsights發現使用長江存儲晶元顆粒的SSD太強了,於是拆解了這一款海康威視的 CC700 2TB 的固態硬碟,最後才發現,這款SSD用上了 232 層的 3D NAND 結構。

於是消息刷屏網路,廣大網友是興奮不已,因為這可能是第一次,中國大陸廠商在半導體領域,技術全球第一。

那麼問題就來了,一家成立僅7年多的公司,怎麼就能夠在技術上超過三星、美光這些巨頭呢?這裡要提到長江存儲自研的一個3D技術,那就是Xtacking,也稱之為「晶棧」。

我們知道晶元提升性能的常見辦法是提升工藝,比如從14nm提升至10nm,再7nm,5nm,3nm,這種方法是平面微縮。

而在NAND這種存儲晶元中,大家發現,當工藝提升至15nm左右後,再微縮工藝,會導致數據不穩定,有可能出現丟失、錯亂等現象。

而NAND是用於SSD等存儲設備的,一旦存儲的數據出問題了,那這設備擁有再高的性能,也沒人用,數據穩定安全大於一切。

於是存儲晶元廠商們,在15nm後,已經不再是提升工藝,而是改變策略,不再從平面來微縮晶體管了,而是採用上、下堆疊,變成3D結構。

而XX層3D NAND快閃記憶體,即代表著這塊晶元,是採用了上下XX層的堆疊技術,堆疊的越多,技術越先進,存儲密度越高。

存儲晶元其實分為兩個功能區的,一個是負責存儲數據的單元,一個是讀取/存入數據的單元,這兩塊是相互獨立,但又緊密聯繫的。

而長江存儲在不斷的研究中發現,如果讀取/存入數據的單元,將工藝進行微縮,比如提升至14nm,12nm等,與15nm工藝相比,是可以大幅度的提升讀取/存入數據的速度的。

而存儲數據的單元,則不能提升工藝,只能維持在15nm或更成熟的工藝,一旦提升工藝,穩定性就下降了。

於是長江存儲有一個大膽的想法,既然這兩部分是相互獨立的,且特性也不一樣,那乾脆就將他們分開好了,用不同的工藝來製造。

長江存儲的Xtacking就這樣誕生了,他是一種3D立體結構,其中存儲單元和讀取/存入數據的單元是分屬不同的晶圓上的。

這樣存儲數據的單元,採用成熟一點的工藝來製造,保證數據的穩定性。但是讀取/存入數據的單元,則採用先進一點的工藝來製造,保證讀取/寫入的速度,再通過電路將兩者連接起來。

這樣,製造出來的3D NAND快閃記憶體,既能夠保證數據的穩定性,又能夠保證良好的讀取/寫入性能,達到兩者兼顧的目的。

同時採用Xtacking技術來製造晶元,還能夠大大縮短晶元周期,因為讀取/寫入部分, 與存儲部分,可以分開製造,採用不同工藝,能夠大大提高生產效率。於是長江存儲就靠Xtacking這一技術,超過了三星、美光等巨頭,率先全球量產232層3D NAND。

當然,技術是超過了,但後果很嚴重,美國被嚇住了,將長江存儲拉入了「實體清單」,對一些先進設備進行了限制,可以預測的是,在這樣的情況下,這一先進工藝要擴產,比較困難了,估計會錯過通過技術,搶佔市場的窗口期,而這也是美國的目的。