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[硬件] 长江存储3D NAND架构Xtacking揭秘:I/O速度看齐DDR4

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Lacy 发表于 2018-8-8 10:29:24 | 显示全部楼层 |阅读模式


  谈到NAND闪存,或者说以它为代表的SSD产品,多数人对速度的理解集中在像是SATA 3/PCIe 3.0等外部接口上,但其实闪存芯片也有内部接口,LGA/BGA都有引脚,所以就有引脚带宽,即I/O接口速度的概念,一定程度上可理解为内频。

  今晨结束的Flash Memory Summit(闪存技术峰会)的首日Keynote上,长江存储(Yangtze Memory Technology,YMTC)压轴出场,介绍了新的3D NAND架构Xtacking.

  长江存储称,数据产生的能力和贮存能力的增长是严重不对等的,2020年左右将产生47ZB(泽字节,470万亿亿比特),2025会是162ZB。虽然多数数据可能是垃圾,但存储公司没有选择性,其唯一目标就是尽可能多地保存下来。

  长江存储将NAND闪存的三大挑战划归为I/O接口速度、容量密度和上市时机,此次的Xtacking首要是提高I/O接口速度,且顺带保证了3D NAND多层堆叠可达到更高容量以及减少上市周期。

  当前,NAND闪存主要沿用两种I/O接口标准,分别是Intel/索尼/SK海力士/群联/西数/美光主推的ONFi,去年12月发布的最新ONFi 4.1规范中,I/O接口速度最大1200MT/s(1.2Gbps)。

  第二种标准是三星/东芝主推的Toggle?DDR,I/O速度最高1.4Gbps.不过,大多数NAND供应商仅能供应1.0 Gbps或更低的I/O速度。


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  此次,Xtacking将I/O接口的速度提升到了3Gbps,实现与DRAM DDR4的I/O速度相当。

  那么长江存储是如何实现的呢?

  据长江存储CEO杨士宁博士介绍,Xtacking,可在一片晶圆上独立加工负责数据I/O及记忆单元操作的外围电路。存储单元同样也将在另一片晶圆上被独立加工。当两片晶圆各自完工后,Xtacking技术只需一个处理步骤就可通过数百万根金属VIA(Vertical Interconnect Accesses,垂直互联通道)将二者键合接通电路,而且只增加了有限的成本。

  官方称,传统3D NAND架构中,外围电路约占芯片面积的20~30%,降低了芯片的存储密度。随着3D NAND技术堆叠到128层甚至更高,外围电路可能会占到芯片整体面积的50%以上。Xtacking技术将外围电路置于存储单元之上,从而实现比传统3D NAND更高的存储密度(长江的64层密度仅比竞品96层低10~20%)。

  在NAND获取到更高的I/O接口速度及更多的操作功能的同时,产品开发时间可缩短三个月,生产周期可缩短20%,从而大幅缩短3D NAND产品的上市时间。

  应用

  长江存储称,已成功将Xtacking技术应用于其第二代3D NAND产品的开发。该产品预计于2019年进入量产,现场给出的最高工艺节点是14nm.

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