长江存储的杀手锏：Xtracking架构详解

摘要：

本报告详细介绍了长江存储杀手锏技术Xtracking技术在3D NAND的突破，读完本篇介绍，可以了解如下四个问题。

1）传统2D NAND遇到的问题，为什么采用3D NAND？

2）3D NAND传统工艺遇到的问题，为什么要研发Xtracking 架构？

3）Xtracking 架构必须要解决的三个问题是什么？

4）Xtracking架构下的3D NAND加工，对传输速度、存储密度、研发周期的提升作用如何？

正文部分：

NAND实际是串联式的存储方式，之前是2D NAND，随着线宽微缩，成本提高，并且信号有干扰风险。

3D NAND：利用了立体空间提高存储密度，提高性能，降低成本，减少光刻难度和成本，降低信号干扰的风险。

3D NAND的三大核心竞争力：传输速度、存储密度、和上市周期。

大数据时代：存储容量成线性增长趋势。数据增长已进入万亿GB时代，NAND带宽增速之后。

中间红色的是存储电路阵列去，外围绿色的是外围逻辑电路，负责驱动、和传输的功能。

一般加工时，先生产外围电路，之后加工阵列部分，会涉及高温高压的工艺，此工艺会影响之前已经加工好的逻辑电路。

所以出现矛盾：逻辑电路的线宽无法持续减少，到目前0.13um水平。

存储密度：芯片利用率低，外围电路占整个芯片面积无法减少。所以芯片上总有部分面积无法实现存储作用。

外围电路的研发、制造周期很长。因为需要把外围电路制造好，之后把阵列做好。如果出现问题才能发现，然后进行工艺调整。

Xtracking：通过将外围电路和阵列电路分开加工。外围电路不需要收到阵列加工时的高温、高压的影响，所以可以跟随逻辑电路的进步发展，未来可以进一步40nm，28nm发展。

传统结构NAND的面积利用率65%，Xtacking提高存储面积90%。

Xtacking工艺性能会明显提高，成本略有提高。国外厂商会采用将外围电路放置在阵列单元的下方，也能提高存储密度，但是Xtacking提高更多。

Xtacking模块化工艺将产品研发周期缩短3个月。

Xtacking面临的重要问题：

1）硅片的平整度；

2）对孔的对准精度，整个晶片所有通孔都对准；

3）接口材料的选择。

良率和可靠性测试效果令人满意。

64层TLC产品已经验证成功，电压分布图令人满意。

可靠性目前看来令人满意。

公司从第二代开始持续迭代。第二代正在路上，第三代正在研发。未来随着第四、第五代，Xtacking的优势更加明显，作用更加体现。

长江存储公司的介绍：

1）前身武汉新芯2006年成立，2008年第一片晶圆出货，2010年生产NOR Flash，2013年从IBM得到专利授权，2015年合作开发3D NAND。

2014年开始做3D NAND，2015年研发9层芯片，2016年开始32层测试芯片，2017年32层产品芯片。

2年时间，1000工程师，投资10亿美金，做出32层3D NAND芯片。目前已经投入小规模量产，基本达到企业级水平。同时64层芯片采用Xtacking进展也不错。

2018年8月长江存储的一号工厂，年产10万片产能；之后会新增2个工厂，最终达到年产30万片。

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