芯耀
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2020 年 4 月 13 日，武漢解封后第 6 天，國(guó)家存儲(chǔ)器基地支撐單位長(zhǎng)江存儲(chǔ)科技有限責(zé)任公司宣布其 128 層 QLC 3D NAND 閃存（X2-6070）研發(fā)成功，并已在多家控制器廠商 SSD 等終端存儲(chǔ)產(chǎn)品上通過(guò)驗(yàn)證。?
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長(zhǎng)江存儲(chǔ) X2-6070 128L QLC 1.33Tb 3D NAND
作為業(yè)內(nèi)首款 128 層 QLC 規(guī)格的 3D NAND 閃存，長(zhǎng)江存儲(chǔ) X2-6070 擁有業(yè)內(nèi)已知型號(hào)產(chǎn)品中最高單位面積存儲(chǔ)密度，最高 I/O 傳輸速度和最高單顆 NAND 閃存芯片容量。此次同時(shí)發(fā)布的還有 128 層 512Gb TLC（3 bit/cell）規(guī)格閃存芯片（X2-9060），以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。
這是長(zhǎng)江存儲(chǔ)三年發(fā)起的三大戰(zhàn)役的終極戰(zhàn)。2018 年 32 層 3D NAND 閃存成功進(jìn)入市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)中國(guó) 3D NAND 產(chǎn)品零的突破；2019 年 9 月 64 層 3D NAND 閃存成功突破，標(biāo)志著長(zhǎng)江存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新，走出了一條高端芯片設(shè)計(jì)制造之路；2020 年 4 月，128 層 3D NAND 成功發(fā)布，標(biāo)志著長(zhǎng)江存儲(chǔ)朝世界第一梯隊(duì)邁進(jìn)。
長(zhǎng)江存儲(chǔ)市場(chǎng)與銷售高級(jí)副總裁龔翊（Grace）表示，作為閃存行業(yè)的新人，長(zhǎng)江存儲(chǔ)用短短 3 年時(shí)間實(shí)現(xiàn)了從 32 層到 64 層再到 128 層的跨越。這既是數(shù)千長(zhǎng)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。隨著 Xtacking? 2.0 時(shí)代的到來(lái)，長(zhǎng)江存儲(chǔ)有決心，有實(shí)力，有能力開(kāi)創(chuàng)一個(gè)嶄新的商業(yè)生態(tài)，讓我們的合作伙伴可以充分發(fā)揮他們自身優(yōu)勢(shì)，達(dá)到互利共贏。
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Xtacking 2.0：進(jìn)一步釋放潛能
在 2018 年 8 月 7 日，長(zhǎng)江存儲(chǔ)對(duì)外發(fā)布了其突破性 3D NAND 架構(gòu) Xtacking。Xtacking 為 3D NAND 閃存帶來(lái)前所未有的高性能，更高的存儲(chǔ)密度，以及更短的上市周期。
Xtacking 架構(gòu)可在一片晶圓上獨(dú)立加工負(fù)責(zé)數(shù)據(jù) I/O 及記憶單元操作的外圍電路，有利于選擇合適的先進(jìn)邏輯工藝，以讓 NAND 獲取更高的 I/O 接口速度及更多的操作功能。存儲(chǔ)單元同樣也將在另一片晶圓上被獨(dú)立加工。當(dāng)兩片晶圓各自完工后，創(chuàng)新的 Xtacking 技術(shù)只需一個(gè)步驟就可通過(guò)數(shù)十億根金屬 VIA（Vertical Interconnect Accesses，垂直互聯(lián)通道）將二者鍵合接通電路，而且只增加了有限的成本。
其次，傳統(tǒng)的 3D NAND 架構(gòu)中，外圍電路約占芯片面積的 20~30%，降低了芯片的存儲(chǔ)密度。隨著 3D NAND 技術(shù)堆疊到 128 層甚至更高，外圍電路可能會(huì)占到芯片整體面積的 50%以上。而長(zhǎng)江存儲(chǔ)的 Xtacking 技術(shù)將外圍電路置于存儲(chǔ)單元之上，從而實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng) 3D NAND 更高的存儲(chǔ)密度。
第三．Xtacking 技術(shù)充分利用存儲(chǔ)單元和外圍電路的獨(dú)立加工優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了并行的、模塊化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制造，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間可縮短三個(gè)月，生產(chǎn)周期可縮短 20%，從而大幅縮短 3D NAND 產(chǎn)品的上市時(shí)間。此外，這種模塊化的方式也為引入 NAND 外圍電路的創(chuàng)新功能以實(shí)現(xiàn) NAND 閃存的定制化提供了可能。
而伴隨著 128 層閃存的發(fā)布，長(zhǎng)江存儲(chǔ)已經(jīng)將 Xtacking 升級(jí)到 2.0，進(jìn)一步釋放 3D NAND 閃存的潛力。
據(jù)了解，在 I/O 讀寫(xiě)性能方面，128 層 QLC 3D NAND（X2-6070）及 128 層 512Gb TLC（X2-9060）均可在 1.2V Vccq 電壓下實(shí)現(xiàn) 1.6Gbps（Gigabits/s 千兆位 / 秒）的數(shù)據(jù)傳輸速率，為當(dāng)前業(yè)界最高。由于外圍電路和存儲(chǔ)單元分別采用獨(dú)立的制造工藝，CMOS 電路可選用更先進(jìn)的制程，同時(shí)在芯片面積沒(méi)有增加的前提下 Xtacking?2.0 還為 3D NAND 帶來(lái)更佳的擴(kuò)展性。未來(lái)，長(zhǎng)江存儲(chǔ)將與合作伙伴攜手，構(gòu)建定制化 NAND 商業(yè)生態(tài)，共同推動(dòng)產(chǎn)業(yè)繁榮發(fā)展。
QLC：再攀高峰
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由于閃存顆粒中存儲(chǔ)密度存在差異，所以閃存又分為 SLC、MLC、TLC 和 QLC。
SLC = Single-Level Cell（單層存儲(chǔ)單元），即 1bit/cell，速度快壽命最長(zhǎng)，約 10 萬(wàn)次讀寫(xiě)壽命，價(jià)格貴。
MLC = Multi-Level Cell（雙層存儲(chǔ)單元），即 2bit/cell，速度一般壽命一般，約 3000-10000 次讀寫(xiě)壽命，價(jià)格一般。
TLC =Trinary-Level Cell（三層存儲(chǔ)單元），即 3bit/cell，速度慢壽命最短，約 1000-3000 次讀寫(xiě)壽命，價(jià)格便宜。
QLC =Quad-Level Cell（四層存儲(chǔ)單元，即 4bits/cell，成本更低，容量更大，但壽命更短，理論可讀寫(xiě) 1000 次。
如何理解 SLC、MLC、TLC 和 QLC，有存儲(chǔ)專家曾以停車場(chǎng)為例說(shuō)明。SLC 級(jí)停車場(chǎng)一次只能停一輛車，車輛來(lái)去方便自如，效率很高，也不容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，但使用效率不高，所以壽命長(zhǎng)，成本相對(duì)較高；MLC 級(jí)停車場(chǎng)一次可以停放兩輛車，就需要調(diào)度，速度就會(huì)稍慢，但空間使用率提高了，所以壽命也會(huì)變短一點(diǎn)；TLC 級(jí)停車場(chǎng)可以同時(shí)停放三輛車，車輛進(jìn)出的調(diào)度也就更復(fù)雜，速度更慢，且容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，壽命更短；而 QLC 級(jí)停車場(chǎng)可以同時(shí)停放 4 輛車，車輛進(jìn)出的調(diào)度也就更復(fù)雜，但成本降下來(lái)了，不過(guò)壽命也會(huì)相應(yīng)減短。
但不管如何，每 Cell 單元存儲(chǔ)數(shù)據(jù)越多，單位面積容量就越高，但同時(shí)導(dǎo)致不同電壓狀態(tài)越多，越難控制，所以導(dǎo)致顆粒穩(wěn)定性越差，壽命低，所以說(shuō) SLC、MLC、TLC 和 QLC 各有利弊。
不過(guò)，QLC 是繼 TLC 后 3D NAND 新的技術(shù)形態(tài)，具有大容量、高密度等特點(diǎn)，適合于讀取密集型應(yīng)用。128 層 QLC 3D NAND（X2-6070）閃存芯片擁有 128 層三維堆棧，共有超過(guò) 3665 億個(gè)有效的電荷俘獲型（Charge-Trap）存儲(chǔ)單元 ，每個(gè)存儲(chǔ)單元可存儲(chǔ) 4 字位（bit）的數(shù)據(jù)。如果將記錄數(shù)據(jù)的 0 或 1 比喻成人，一顆長(zhǎng)江存儲(chǔ) 128 層 QLC 芯片相當(dāng)于提供 3,665 億個(gè)房間，每個(gè)房間住 4 人，共可容納約 14,660 億人居住，也就是說(shuō)可以住下 100 倍的地球人口。換算成字位，可提供 1.33Tb 的存儲(chǔ)容量。
全球 128 層同布發(fā)布
國(guó)際五大存儲(chǔ)大廠也相繼發(fā)布了 128 層 3D NAND 的情況。
三星于 2019 年 6 月推出第六代 V-NAND?128 層 TLC 3D NAND，存儲(chǔ)容量 256Gb，8 月實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，11 月將存儲(chǔ)容量提高到單顆芯片 512Gb 水平。
SK 海力士于 2019 年 6 月 SK 海力士宣布推出業(yè)內(nèi)首款 128 層 TLC 4D NAND Flash，具有超過(guò) 360 億個(gè) NAND 單元，每個(gè) NAND 單元存儲(chǔ) 3 位元，容量為 1Tb。11 月份向主要客戶交付基于 128 層 1Tb 4D NAND 的工程樣品，包括 1TB UFS 3.1、2TB 客戶端 cSSD、16TB 企業(yè)級(jí) eSSD，2020 下半年都將大規(guī)模量產(chǎn)出貨。
美光于 2019 年 10 月宣布推出第四代 128 層 3D NAND，并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，將在 2020 年第二季度開(kāi)始出貨， 預(yù)估 2021 年 3D NAND 將全面進(jìn)入 128 層時(shí)代。
鎧俠于 2020 年年 1 月 31 日發(fā)布 112 層 TLC 3D NAND，量產(chǎn)時(shí)間預(yù)計(jì)將在 2020 年下半年。
英特爾大連式廠將于 2020 年量產(chǎn) 144 層 QLC 3D NAND 產(chǎn)品。
長(zhǎng)江存儲(chǔ)的 128 層 3D NAND 閃存發(fā)布時(shí)間基本與國(guó)際廠商保持了同步。
長(zhǎng)江存儲(chǔ)通過(guò)對(duì)技術(shù)創(chuàng)新的持續(xù)投入，已成功研發(fā) 128 層兩款產(chǎn)品，并確立了在存儲(chǔ)行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)導(dǎo)力。憑借 1.6Gb/s 高速讀寫(xiě)性能和 1.33Tb 高容量，長(zhǎng)江存儲(chǔ)通過(guò) X2-6070 再次向業(yè)界證明了 Xtacking?架構(gòu)的前瞻性和成熟度，為今后 3D NAND 行業(yè)發(fā)展探索出一條切實(shí)可行的路徑。
龔翊（Grace）強(qiáng)調(diào)，長(zhǎng)江存儲(chǔ) 128 層系列產(chǎn)品將會(huì)為合作伙伴帶來(lái)更大的價(jià)值，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。其中，128 層 QLC 版本將率先應(yīng)用于消費(fèi)級(jí) SSD，并逐步進(jìn)入企業(yè)級(jí)服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域，以滿足未來(lái) 5G、AI 時(shí)代多元化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求。
