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长江存储128层QLC 3D NAND闪存已送样 3年实现跨层升级 关键技术是这个
04-13 16:09 星期一
周源|科创板日报

《科创板日报》(上海,记者 周源)讯,4月13日,长江存储宣布128层QLC 3D NAND闪存研发成功,且已在群联、联芸等多家控制器厂的终端存储器产品上通过验证。

3年实现32层到128层跨越 三星用了33年

这款闪存型号闪存X2-6070,是业内首款128层QLC规格的3D NAND闪存。QLC是继TLC(3 bit/cell)后3D NAND新的技术形态,具有大容量、高密度等特点,适合于读取密集型应用。长江存储市场与销售高级副总裁龚翊表示,“作为闪存行业的新人,长江存储用短短3年时间实现了从32层到64层再到128层的跨越。”

方正证券科技行业首席分析师陈杭对记者称,“这相当于芯片工艺实现了7nm制程,很不容易。韩国三星从1987年就开始做,33年才实现。”

有要求匿名的一家著名业内公司研发人员对《科创板日报》记者表示,“长存技术进展速度确实快,但不知良率性能和散热如何,能否达标?”据记者从供应链人士处得到的消息,这款产品还没量产,“刚送样”。因此良率情况目前还不清楚。

上述人士对记者说,“主要是Etch很难做,这道工艺直接影响闪存性能和散热。如果Etch工艺不过关,则良率就会有很大影响。即使量产,性能也难以保证。”Etch,中文名“刻蚀”,是微电子IC制造工艺及微纳制造工艺中的关键步骤,也是技术难点。

记者从长江存储获悉,这款128层QLC 3D NAND闪存产品,将于2020年-2021年中实现量产,目标产能10万片/月。有供应链人士对《科创板日报》记者称,“长存128层闪存在今年年底产能预计达到5万片/月,明年到10万片/月。”

跨层“升级”的关键:Xtacking架构

目前,长江存储的主打产品是64层闪存产品。此次128层QLC 3D NAND闪存研发成功,相当于从64层跨过96层直接到了128层,技术跨度较大。据长江存储联席首席技术官汤强称,这主要得益于采用的Xtacking架构。这种设计方式,将CMOS晶圆和存储阵列的晶圆分开优化、分开生产、分开研发,有效解决了技术问题。

在长江存储128层系列产品中,Xtacking已升级至2.0,进一步释放3D NAND闪存潜能。在I/O读写性能方面,X2-6070可在1.2V Vccq电压下实现1.6Gbps(Gigabits/s 千兆位/秒)的数据传输速率,为当前业界最高。由于外围电路和存储单元分别采用独立的制造工艺,CMOS电路可选用更先进的制程,同时在芯片面积没有增加的前提下Xtacking2.0还为3D NAND带来更佳的扩展性。

据长江存储介绍,综合而言,Xtacking 2.0的特性有三个方面:更高的I/O读写速度,CMOS晶圆和阵列晶圆分开优化以及更高的扩展性能。到此次128层业界第一颗QLC 3D NAND闪存成功研发,长江存储认为其技术水平已与世界主流追平。

长江存储加入全球3D NAND技术角逐,以32层技术切入,与世界主流技术的时间差达到4-5年。应用64层技术后,这个“时差”缩短至2年。

QLC:优质大容量存储介质

记者了解到,刚研发成功的这颗X2-6070 QLC闪存,每颗芯片拥有128层三维堆栈,共有超过3665亿个有效的电荷俘获型(Charge-Trap)存储单元 ,每个存储单元可存储4字位(bit)的数据,共提供1.33Tb的存储容量。如果将记录数据的0或1比喻成数字世界的小“人”,一颗长江存储128层QLC芯片相当于提供3665亿个房间,每个房间住4“人”,共可容纳约14660亿“人”居住,是上一代64层单颗芯片容量的5.33倍。

闪存和SSD(固态硬盘)领域知名市场研究公司Forward Insights创始人兼首席分析师Gregory Wong认为:“QLC降低了NAND闪存单位字节(Byte)的成本,更适合作为大容量存储介质。比如可以作为服务器和数据中心的存储介质,适合AI计算、机器学习和大数据读取密集型应用。”

龚翊表示,128层QLC版本将率先应用于消费级SSD,并逐步进入企业级服务器和数据中心等领域。

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