芯片级解密YMTC NAND Xtacking 3.0技术

简介: YMTC NAND Xtacking 3.0被视为2022年最具颠覆性的技术之一。针对第一个使用NAND Xtacking 3.0的产品,TechInsights团队购买了512GB和1TB容量的TiPlus7100 SSD,并进行了详细的芯片分析,我们一起来看看,有没有惊喜的发现?

长江存储YMTC自从2016年成立以来,一直在吸引外界的关注。作为NAND国产厂商,被寄予厚望。在2018年FMS闪存峰会发布了Xtacking 1.0的NAND架构,凭借该技术荣获了“最具创新初创闪存企业”。

在2019年又发布了Xtacking 2.0的NAND架构。根据官网介绍,Xtacking 2.0进一步提升了闪存吞吐速率和提升系统级存储综合性能。

在2022年8月的FMS闪存峰会上,YMTC发布了基于Xtacking 3.0架构的X3-9070 TLC NAND。

2022年,对于YMTC长江存储也是一个惊心动魄的一年,先是有进入iphone14 NAND颗粒供应的振奋,后又有被M国限制的低落。根据YMTC的官网消息,NAND架构Xtacking 3.0现已上市。第一个使用Xtacking 3.0架构的产品是长江存储的消费级PCIe 4.0 SSD固态硬盘TiPlus 7100。基于TLC NAND,PCIe Gen4x4,采用DRAM-less无缓存架构。NAND接口速率达到2400 MT/s,与上一代相比速度提高50%,支持HMB机制和SLC缓存。

YMTC NAND Xtacking 3.0被视为2022年最具颠覆性的技术之一。针对第一个使用NAND Xtacking 3.0的产品,TechInsights团队购买了512GB和1TB容量的TiPlus7100 SSD,并进行了详细的芯片分析,我们一起来看看,有没有惊喜的发现?下图是TiPlus7100 1TB包装图片。

针对1TB容量的TiPlus7100 SSD先来个正面照,看起来PCB有4个NAND die槽位,其中两个槽位是空闲的,间隔有两个512GB的NAND Die Package,主控来自联芸科技Maxio-Tech。


NAND Die采用132-pin BGA MCP封装,尺寸大小18.0 mm× 12.0 mm × 0.9 mm。

从颗粒丝印信息看到NAND Die封装日期是22年第37周,也即9月上旬。这个时间正好是在2022 FMS闪存峰会正式发布Xtacking 3.0架构的1个月之后。

每个NAND Die Package封装了8个CDT2A标记的NAND Die。CDT2A NAND Die拥有2x2 Plane的架构。与之前YMTC 128L NAND 1x4 Plane的布局不同。

TechInsights的分析显示,YMTC CDT2A芯片实际上还是YMTC 128L 3D NAND,总门数Gates为141, 而并非官网宣传的Xtacking 3.0架构

不知道是TechInsights获取到的TiPlus7100 SSD不是正规来源?还是不够幸运?

Xtacking技术到底是什么?有什么样的魅力,我们一起回顾下:

根据YMTC官网的介绍,与传统的单片晶圆CuA(CMOS Under Array)的结构不同,Xtacking技术是两个晶圆独立制造CMOS外围电路和NAND存储阵列,在通过金属互联通道VIAs完成两片晶圆的键合,最终成为一个整体。

从Xtacking 1.0到Xtacking 3.0中包含的主要变化点有哪些?

  • Xtacking 1.0使用晶圆到晶圆键合,相比传统3DNAND架构,Xtacking技术创新的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,芯片面积可减少约25%。同时利用存储单元和外围电路的独立加工优势,实现了并行的、模块化的产品设计及制造,产品开发时间可缩短三个月,生产周期可缩短20%。此外,这种模块化的方式也为引入NAND外围电路的创新功能以实现NAND闪存的定制化提供了可能。
  • Xtacking 2.0使用NiSi替代WSi,让CMOS外围电路有更好的器件性能,进一步提升闪存IO吞吐速率、也使得系统级存储的综合性能得到提升。
  • Xtacking 3.0采用了存储单元晶圆的背面源连接(BSSC,back side source connect), 好处是对工艺进行了简化,最终得到了降低成本的优势。

根据2022年FMS上的介绍,基于Xtacking 3.0架构的NAND芯片X3-9070,采用了2x3的6 Planes架构。每个Plane在中央位置具有独立的X-DEC解码器,可以实现multi-plane独立异步操作,使得Xtacking 3.0的IO速率提升50%。与edge X-DEC相比,Center X-DEC设计将WL电容减少了一半,并降低了RC负载和RC延迟(tRC), 最终性能相较edge X-DEC得到15~20%的提升。

Xtacking 3.0架构,预计应该是232L NAND芯片出现,期待早日在市场看到Xtacking 3.0应用的大规模成品。

参考来源:Techinsights官网和YMTC官网


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