長江存儲(chǔ)3D NAND架構(gòu)Xtacking揭秘：I/O速度看齊DDR4

　　談到NAND閃存，或者說以它為代表的SSD產(chǎn)品，多數(shù)人對(duì)速度的理解集中在像是SATA 3/PCIe 3.0等外部接口上，但其實(shí)閃存芯片也有內(nèi)部接口，LGA/BGA都有引腳，所以就有引腳帶寬，即I/O接口速度的概念，一定程度上可理解為內(nèi)頻。

　　今晨結(jié)束的Flash Memory Summit(閃存技術(shù)峰會(huì))的首日Keynote上，長江存儲(chǔ)(Yangtze Memory Technology，YMTC)壓軸出場，介紹了新的3D NAND架構(gòu)Xtacking。

　　長江存儲(chǔ)稱，數(shù)據(jù)產(chǎn)生的能力和貯存能力的增長是嚴(yán)重不對(duì)等的，2020年左右將產(chǎn)生47ZB(澤字節(jié)，470萬億億比特)，2025會(huì)是162ZB。雖然多數(shù)數(shù)據(jù)可能是垃圾，但存儲(chǔ)公司沒有選擇性，其唯一目標(biāo)就是盡可能多地保存下來。

　　長江存儲(chǔ)將NAND閃存的三大挑戰(zhàn)劃歸為I/O接口速度、容量密度和上市時(shí)機(jī)，此次的Xtacking首要是提高I/O接口速度，且順帶保證了3D NAND多層堆疊可達(dá)到更高容量以及減少上市周期。

　　當(dāng)前，NAND閃存主要沿用兩種I/O接口標(biāo)準(zhǔn)，分別是Intel/索尼/SK海力士/群聯(lián)/西數(shù)/美光主推的ONFi，去年12月發(fā)布的最新ONFi 4.1規(guī)范中，I/O接口速度最大1200MT/s(1.2Gbps)。

　　第二種標(biāo)準(zhǔn)是三星/東芝主推的Toggle?DDR，I/O速度最高1.4Gbps。不過，大多數(shù)NAND供應(yīng)商僅能供應(yīng)1.0 Gbps或更低的I/O速度。

　　此次，Xtacking將I/O接口的速度提升到了3Gbps，實(shí)現(xiàn)與DRAM DDR4的I/O速度相當(dāng)。

　　那么長江存儲(chǔ)是如何實(shí)現(xiàn)的呢?

　　據(jù)長江存儲(chǔ)CEO楊士寧博士介紹，Xtacking，可在一片晶圓上獨(dú)立加工負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)I/O及記憶單元操作的外圍電路。存儲(chǔ)單元同樣也將在另一片晶圓上被獨(dú)立加工。當(dāng)兩片晶圓各自完工后，Xtacking技術(shù)只需一個(gè)處理步驟就可通過數(shù)百萬根金屬VIA(Vertical Interconnect Accesses，垂直互聯(lián)通道)將二者鍵合接通電路，而且只增加了有限的成本。

　　官方稱，傳統(tǒng)3D NAND架構(gòu)中，外圍電路約占芯片面積的20～30%，降低了芯片的存儲(chǔ)密度。隨著3D NAND技術(shù)堆疊到128層甚至更高，外圍電路可能會(huì)占到芯片整體面積的50%以上。Xtacking技術(shù)將外圍電路置于存儲(chǔ)單元之上，從而實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)3D NAND更高的存儲(chǔ)密度(長江的64層密度僅比競品96層低10～20%)。

　　在NAND獲取到更高的I/O接口速度及更多的操作功能的同時(shí)，產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間可縮短三個(gè)月，生產(chǎn)周期可縮短20%，從而大幅縮短3D NAND產(chǎn)品的上市時(shí)間。

　　應(yīng)用

　　長江存儲(chǔ)稱，已成功將Xtacking技術(shù)應(yīng)用于其第二代3D NAND產(chǎn)品的開發(fā)。該產(chǎn)品預(yù)計(jì)于2019年進(jìn)入量產(chǎn)，現(xiàn)場給出的最高工藝節(jié)點(diǎn)是14nm。