長江儲存的Xtacking技術與英特爾的3D Xpoint技術 SK的4DNAND技術有什麼異同點?

時間 2021-05-09 17:28:40

1樓:木頭龍

Xtacking和4D NAND是一回事,具體技術細節會有一點不同,但都是把快閃儲存器的讀寫電路用不同晶圓/工藝生產,然後和NAND單元陣列用特殊工藝一上一下的「焊接」在一起,是一種特殊的晶元封裝技術。

4D NAND示意圖

之所以這樣做,是因為NAND單元和周邊讀寫電路的差異很大。

NAND單元除了擦除和寫入以外,幾乎是靜止的,功耗很低,讀取一整個Page幾百個電晶體儲存的資料只需要幾十個電晶體翻轉一次。而即便是功耗較高的擦除和寫入操作,因為NAND的擦除和寫入都相對比較慢,受限於擦除/寫入效能,工作的電晶體數量是乙個有限的值,而且不會隨容量增大而增加。因此,和普通的半導體晶元相比,NAND的功耗密度非常低。

這是3D NAND可以多層堆疊,而且堆疊層數一直在增長的主要原因。也因此,NAND可以通過堆疊更多層數來提公升電晶體密度,也就是儲存容量,而不像普通半導體晶元那樣只能通過使用更先進的工藝來容納更多的電晶體。同時因為單位容量成本、以及浮柵電晶體的浮柵電量保持時間等需求,需要在晶元面積和先進工藝之間平衡:

昂貴的最新製程工藝往往不是最佳選擇,落後當前最先進工藝兩代甚至三代的製程更適合,因為成本低,工藝成熟,良率高。

而周邊電路則是只要有讀寫動作,就一直需要幾乎全部的電晶體參與工作,而且需要高頻率才能提供高頻寬、短延遲的讀寫效能。因此相對來說功耗密度高很多,這部分電路也無法堆疊。而且為了效能、功耗考慮,用最新或者落後一代的製程來生產是更合適的。

所以,隨著晶元堆疊工藝的成熟,在解決了相關技術細節後,4D NAND/Xtacking這樣的方案出現就很順利成章了。按照長江儲存的介紹,有三大優點:

可以使用不同的工藝生產NAND單元陣列和周邊電路,獲得更高的介面效能;

把周邊電路堆疊在快閃儲存器的上面/下面,可以有效降低顆粒面積,提高儲存密度;

周邊電路和快閃儲存器可以分別並行研發,縮短研發週期;可以針對不同的使用場景,定製不同的周邊電路,降低研發、生產成本,快閃儲存器顆粒的用途更為廣泛。

至於Intel/鎂光的3D Xpoint,則是和快閃儲存器完全不同的另外一種技術,基於可變電阻材料不同條件下的電阻不同來表示0和1。和NAND一樣,不同於記憶體要定期給電容充電來保持資料不丟失,3D Xpoint的非讀寫功耗為零,讀取功耗也很低,高功耗的寫入操作效能較差,所以可以保持很低的功耗密度,進行多層堆疊。除此以外,和NAND的差別還是很大的,例如無需先擦除再寫入;寫入操作對儲存單元的壽命沒有明顯影響,寫入次數比NAND多很多;可以按位訪問而不像NAND那樣按Page訪問;但也無法像NAND那樣通過每個浮柵電晶體的浮柵所儲存的電量不同代表多個位從而降低單位容量成本——起碼現在的材料和工藝還做不到。

兩層堆疊的3D Xpoint

結合目前計算機對記憶體的使用情況:通常有大量的,對效能要求不高的後台程式、快取資料占用大量昂貴記憶體容量並且讀寫頻率很低,3D Xpoint更適合用於替代記憶體儲存這類資料而不是像NAND那樣作為一般資料的儲存介質。

2樓:TCYM

3D Xpoint是相變儲存器,Xtacking和4D NAND是三維快閃儲存器,相變儲存器和三維快閃儲存器從器件、工藝、設計等等上講都是完全不同的。

Intel有乙個和美光共享的三維快閃儲存器技術,叫做CUA(CMOS under Array),可以和Xtacking及4D NAND放在一起比較。這些技術的目標都是將快閃儲存器陣列和快閃儲存器外圍電路上下排布,以降低晶元面積。

CUA和PUC(4D NAND的核心技術,periphery under cell)從原理上講其實是幾乎一樣的。CUA 2023年就出現了,所以Hynix的4D NAND技術並不新穎。把CMOS under array換個名字叫periphery under cell,有點換湯不換藥的意思。

CUA也好、PUC也好,都是在一片wafer上生產外圍電路和快閃儲存器陣列。Xtacking則是在兩片wafer上分別生產外圍電路和快閃儲存器陣列,再鍵合成一片wafer,這是Xtacking和CUA/PUC的本質區別,當然在工藝、設計、效能等等方面也都帶來了革命性的變化。這也是長江儲存能夠在高IP壁壘的儲存器產業中異軍突起的大殺器之一。

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咕咕 買過之前致鈦貨,覺得現在長存最大的問題還是產能不是那麼夠,做不到大家要求的穩定市場功能,其他的用起來跟其他家也沒太大區別,希望快點提公升產能 B站有個up主,做nvme固態硬碟持續寫入測試 還在進行中 致鈦和三星屬於第一陣營,遠超西數金士頓英睿達。揭秘 固態硬碟廠商不願說的秘密 冷資料儲存 嗶...