單顆容量1.33Tb，長江存儲128層3D NAND再度刷新三項業(yè)界之最

長江存儲科技有限責(zé)任公司今天宣布其128層QLC 3D NAND閃存(型號：X2-6070)研發(fā)成功。同時發(fā)布的還有128層512Gb TLC(3 bit/cell)規(guī)格閃存芯片(型號：X2-9060)，用以滿足不同應(yīng)用場景的需求。目前，包括TLC和QLC在內(nèi)的第一批工程樣片已經(jīng)在群聯(lián)和聯(lián)蕓SSD平臺上通過驗證，測試數(shù)據(jù)顯示，預(yù)裝Win 10操作系統(tǒng)的聯(lián)蕓QLC SSD系統(tǒng)盤在開機12-15秒后即進入桌面顯示。

長江存儲X2-6070 128L QLC 1.33Tb 3D NAND

三項業(yè)界之最

X2-9060存儲陣列面積的利用效率超過90%(存儲陣列面積/芯片總面積)，陣列的讀寫速度(連續(xù)讀寫速度、隨機讀寫速度)和可重復(fù)擦寫次數(shù)，均面向消費級和企業(yè)級的主流市場設(shè)計。而QLC是繼TLC(3bit/cell)后3D NAND新的技術(shù)形態(tài)，具有大容量、高密度等特點，適合于讀取密集型應(yīng)用。作為業(yè)內(nèi)首款128層QLC規(guī)格的3D NAND閃存，X2-6070擁有業(yè)內(nèi)已知型號產(chǎn)品中的三項之最：最高單位面積存儲密度、最高I/O傳輸速度和最高單顆NAND閃存芯片容量。 

每顆X2-6070 QLC閃存芯片擁有128層三維堆棧，共有超過3,665億個有效的電荷俘獲型(Charge-Trap)存儲單元，每個存儲單元可存儲4字位(bit)的數(shù)據(jù)，共提供1.33Tb的存儲容量。打一個形象的比喻，如果將記錄數(shù)據(jù)的0或1比喻成數(shù)字世界的小“人”，一顆長江存儲128層QLC芯片相當(dāng)于提供3,665億個房間，每個房間住4“人”，共可容納約14,660億“人”居住，是上一代64層單顆芯片容量的5.33倍。

得益于全新升級的Xtacking2.0架構(gòu)，X2-6070和X2-9060在1.2V Vccq電壓下實現(xiàn)了1.6Gbps(Gigabits/s千兆位/秒)的數(shù)據(jù)傳輸速率，I/O讀寫性能更強。而將讀寫速度從533Mbps提升到1.6Gbps，長江存儲只用了大約2年的時間，業(yè)界則通常需要5年以上。同時，由于外圍電路和存儲單元分別采用獨立的制造工藝，CMOS電路可選用更先進的制程，允許加入對系統(tǒng)更有利的擴展功能，并在此基礎(chǔ)上進行定制化設(shè)計。例如這次長存的研發(fā)人員就在CMOS芯片內(nèi)部設(shè)計了一些額外功能模塊，能夠幫助存儲數(shù)據(jù)系統(tǒng)提升數(shù)據(jù)管理的性能，從而實現(xiàn)與控制器系統(tǒng)之間更好的協(xié)同。

在發(fā)展3D NAND的過程中，相關(guān)廠商通常采用兩種不同的存儲技術(shù)：電荷俘獲技術(shù)(CTF, Charge Trap Flash)和浮柵(FG, Floating Gate)技術(shù)。長江存儲聯(lián)席首席技術(shù)官湯強對《電子工程專輯》表示，從浮柵技術(shù)轉(zhuǎn)向電荷俘獲技術(shù)目前已經(jīng)成為業(yè)界趨勢，前者所擁有的數(shù)據(jù)保持性優(yōu)勢正在被逐步縮小。而且相比之下，電荷俘獲技術(shù)的可制造性更好、成本更低，越來越多的公司轉(zhuǎn)向CT技術(shù)就說明了這一點，長江存儲也不例外。

由于QLC在數(shù)據(jù)讀取的延遲時間方面相對HDD更有優(yōu)勢，所以那些讀取比較多，寫入比較少的應(yīng)用將會成為QLC NAND重點關(guān)注的市場，例如在線會議、在線視頻、在線教育，以及1T以上傳統(tǒng)HDD硬盤等。根據(jù)長江存儲市場與銷售高級副總裁龔翊的估計，未來3-5年內(nèi)，僅HDD市場的替代率就將達(dá)到10%。

步子會不會邁的有些大？

作為閃存行業(yè)的新人，長江存儲用短短3年時間實現(xiàn)了從32層到64層再到128層的跨越。這既是數(shù)千長存人汗水的凝聚，也是全球產(chǎn)業(yè)鏈上下游通力協(xié)作的成果。

龔翊在接受本刊專訪時表示，32層NAND產(chǎn)品剛剛開始量產(chǎn)的時候，長存與世界主要競爭對手之間的差距還比較明顯，大約落后4-5年；但到64層量產(chǎn)的時候，考慮到長存64層NAND密度其實相當(dāng)于競爭對手的96層，所以彼此間真正的差距只有1年。而此次128層3D NAND產(chǎn)品的推出，不但表明長江存儲基本上已經(jīng)和業(yè)界主流處于同一水平線上，而且還在三個維度上做到了業(yè)界第一。隨著Xtacking 2.0時代的到來，長江存儲有決心，有實力，有能力開創(chuàng)一個嶄新的商業(yè)生態(tài)，讓合作伙伴可以充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，達(dá)到互利共贏。

“未來，公司并不會將市場只局限在中國，而會是全球閃存市場。因此在合作伙伴的選擇上，無論來自國內(nèi)還是海外，長存都秉持開放態(tài)度，甚至正在考慮進行Xtacking技術(shù)品牌的認(rèn)證和授權(quán)，希望通過這種方式不斷地擴大生態(tài)合作伙伴的范圍。”龔翊強調(diào)。

“從64層到128層，這個跨度確實比較大，肯定是包含一定風(fēng)險的。但兩個有利的條件，能夠幫助我們在實現(xiàn)跨越的時候?qū)L(fēng)險降到最低。”湯強說，一是Xtacking架構(gòu)，能夠?qū)MOS晶圓和存儲陣列晶圓進行分開優(yōu)化、分開生產(chǎn)、分開研發(fā)，隨著存儲密度的不斷加大，能夠很好的解決工藝復(fù)雜度和外圍電路與存儲單元之間的集成，最大程度的化解在堆疊過程中遇到的各種問題；二是上游工藝機臺設(shè)備市場在長江存儲進行128層研發(fā)的時候已經(jīng)比較成熟了，設(shè)備的可用性更好。

Xtacking架構(gòu)最初源自武漢新芯的CMOS圖像傳感器制造工藝，經(jīng)過不斷的技術(shù)積累，被創(chuàng)新性地應(yīng)用在NAND Flash上，逐漸形成了難度很高的鍵合架構(gòu)。為了抵御未來有可能發(fā)生的知識產(chǎn)權(quán)糾紛，提前構(gòu)建好自己的“護城河”，目前長江存儲已經(jīng)有超過200項的專利積累，每年的專利申請數(shù)量有大約1000項，同時也愿意與其他廠商進行專利的交叉授權(quán)。

根據(jù)規(guī)劃，長江存儲128層NAND產(chǎn)品的量產(chǎn)時間將在今年年底到2021年上半年之間，隨著產(chǎn)能和良率的逐步提升，預(yù)計2021年將實現(xiàn)10萬片/月的產(chǎn)能。

湯強說出于保密原則，他暫時還不能公布下一代產(chǎn)品的相關(guān)信息。“在研發(fā)上，我們一直秉承開放進取的態(tài)度，并不斷努力、加快步伐以縮短與行業(yè)領(lǐng)先者差距。我們會在綜合考慮市場需求、競爭對手動向、工藝機臺準(zhǔn)備程度等多重因素后，隨時進行調(diào)整。”

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