業(yè)內(nèi)首款128層QLC規(guī)格的3D NAND閃存有哪些特點(diǎn)？

2020年4月13日，長(zhǎng)江存儲(chǔ)科技有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱“長(zhǎng)江存儲(chǔ)”）宣布其128層QLC 3D NAND 閃存（型號(hào)：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。

長(zhǎng)江存儲(chǔ)X2-6070 128L QLC 1.33Tb 3D NAND

據(jù)介紹，長(zhǎng)江存儲(chǔ)X2-6070是業(yè)內(nèi)首款128層QLC規(guī)格的3D NAND閃存，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（型號(hào)：X2-9060），單顆容量512Gb（64GB），以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

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?！?/p>

Xtacking 2.0加持，性能再度提升

作為存儲(chǔ)行業(yè)的新入局者，早在2018年，長(zhǎng)江存儲(chǔ)就推出了自研的Xtacking技術(shù)，不僅提高了I/O接口速度，而且還保證了3D NAND多層堆疊可達(dá)到更高容量以及減少上市周期。

據(jù)介紹，Xtacking是可以在一片晶圓上獨(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。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，Xtacking技術(shù)只需一個(gè)處理步驟就可通過(guò)數(shù)百萬(wàn)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。

在I/O速度方面，目前NAND閃存主要有兩種I/O接口標(biāo)準(zhǔn)，分別是Intel/索尼/SK海力士/群聯(lián)/西數(shù)/美光主推的ONFi，目前ONFi 4.1標(biāo)準(zhǔn)的I/O接口速度最大為1.2Gbps。第二種標(biāo)準(zhǔn)是三星/東芝主推的ToggleDDR，I/O速度最高1.4Gbps。

不過(guò)，大多數(shù)NAND廠商只能提供1.0 Gbps或更低的I/O速度。而長(zhǎng)江存儲(chǔ)的Xtacking技術(shù)可以將I/O接口的速度大幅提升到3Gbps，實(shí)現(xiàn)與DRAM DDR4的I/O速度相當(dāng)。

另外，Xtacking技術(shù)還可使得產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間縮短三個(gè)月，生產(chǎn)周期可縮短20%，從而大幅縮短3D NAND產(chǎn)品的從開(kāi)發(fā)到上市周期。

得益于Xtacking架構(gòu)對(duì)3D NAND控制電路和存儲(chǔ)單元的優(yōu)化，長(zhǎng)江存儲(chǔ)64層TLC產(chǎn)品在存儲(chǔ)密度、I/O性能及可靠性上都有不俗表現(xiàn)，去年上市之后廣受好評(píng)。

而在長(zhǎng)江存儲(chǔ)此次發(fā)布的128層系列產(chǎn)品中，已全面升級(jí)到Xtacking 2.0，進(jìn)一步提升NAND吞吐速率、提升系統(tǒng)級(jí)存儲(chǔ)的綜合性能，進(jìn)一步釋放3D NAND閃存潛能。

首先，在I/O讀寫性能方面，此次發(fā)布的X2-6070及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。

其次，在單die容量方面，3D QLC單顆容量高達(dá)1.33Tb，是上一代64層的5.33倍。

另外，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。

長(zhǎng)江存儲(chǔ)表示，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。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。

龔翊（Grace）強(qiáng)調(diào)：“我們相信，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?！?/p>

最快今年年底量產(chǎn)

今年1月16日，長(zhǎng)江存儲(chǔ)召開(kāi)市場(chǎng)合作伙伴年會(huì)，在會(huì)上，長(zhǎng)江存儲(chǔ)就曾宣布將跳過(guò)96層堆疊閃存技術(shù)，直接投入128層閃存的研發(fā)和量產(chǎn)工作。

隨后在上周，長(zhǎng)江存儲(chǔ)CEO楊士寧在接受采訪時(shí)最新表示，受新冠疫情影響，128層閃存的研發(fā)進(jìn)度在短期確實(shí)會(huì)有所波及，但長(zhǎng)江存儲(chǔ)已實(shí)現(xiàn)全員復(fù)工，各項(xiàng)進(jìn)度正在抓緊追趕，從中長(zhǎng)期來(lái)看，這次疫情并不會(huì)影響總體進(jìn)度。

楊士寧還特別強(qiáng)調(diào)，128層閃存技術(shù)會(huì)按計(jì)劃在2020年推出。也就是說(shuō)此次發(fā)布的的128層QLC 3D NAND有望年底量產(chǎn)。

龔翊今天在接受媒體采訪時(shí)也表示：“長(zhǎng)江存儲(chǔ)128層產(chǎn)品的量產(chǎn)時(shí)間大約是在今年年底到明年上半年，公司會(huì)根據(jù)量產(chǎn)進(jìn)程的展開(kāi)逐步提升良率?！?/p>

雖然在最初32層3D NAND量產(chǎn)時(shí)，長(zhǎng)江存儲(chǔ)的產(chǎn)品與國(guó)際大廠相比落后了4-5年，但是隨著去年64層3D NAND的量產(chǎn)，差距已經(jīng)進(jìn)一步縮小到了2年左右，并且得益于自研的Xtacking技術(shù)，使得長(zhǎng)江存儲(chǔ)的64層產(chǎn)品的密度進(jìn)一步提升，接近于國(guó)際廠商96層產(chǎn)品的水平。

而現(xiàn)在，由于直接跳過(guò)了96層，這也使得長(zhǎng)江存儲(chǔ)的128層產(chǎn)品已經(jīng)與國(guó)際廠商開(kāi)始處于同一水平線上。并且，這次全球首發(fā)的128層QLC 3D NAND產(chǎn)品，還領(lǐng)先于業(yè)界主要對(duì)手。

”長(zhǎng)江存儲(chǔ)聯(lián)席首席技術(shù)官湯強(qiáng)也表示：“我們?cè)诙唐趦?nèi)就能把128層的TLC和QLC驗(yàn)證成功，證明我們和合作伙伴已經(jīng)具備國(guó)際領(lǐng)先的研發(fā)實(shí)力。”

資料顯示，三星于2019年6月推出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2019年6月發(fā)布128層TLC 3D NAND，預(yù)計(jì)2020年進(jìn)入投產(chǎn)階段。美光2019年10月宣布128層3D NAND流片出樣。鎧俠今年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。

可以看出，國(guó)際存儲(chǔ)廠商發(fā)布與量產(chǎn)128層3D NAND量產(chǎn)的時(shí)間基本落在2019-2020年，但是在QLC、I/O速度等方面，長(zhǎng)江存儲(chǔ)確實(shí)走在了國(guó)際廠商的前面。

QLC將成贏利點(diǎn)

QLC是繼TLC（3 bit/cell）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。每顆X2-6070 QLC閃存芯片擁有128層三維堆棧，共有超過(guò)3，665億個(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)，共提供1.33Tb的存儲(chǔ)容量。

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(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，是上一代64層單顆芯片容量的5.33倍。

雖然QLC在寫入性能和擦寫次數(shù)方面與TLC相比確實(shí)有一定差距，但是可以通過(guò)技術(shù)手段在一定程度上進(jìn)行彌補(bǔ)和優(yōu)化，同時(shí)，QLC所帶來(lái)的存儲(chǔ)密度和成本優(yōu)勢(shì)更加的突出的。

據(jù)長(zhǎng)江存儲(chǔ)介紹，其對(duì)QLC的性能上進(jìn)行了改善，特別是在讀取能力方面，讀取速度更快，延遲時(shí)間更短。目前的在線應(yīng)用如在線會(huì)議、在線視頻、在線教育等，更多表現(xiàn)為對(duì)存儲(chǔ)器讀取能力的需求上，一次性寫入之后更多是從數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取，而非頻繁寫入。因此，在這方面QLC存儲(chǔ)器是有其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的。

此外，在成本方面，QLC產(chǎn)品會(huì)與同世代TLC也會(huì)進(jìn)一步拉開(kāi)距離，價(jià)格優(yōu)勢(shì)將會(huì)表現(xiàn)出來(lái)。

閃存和SSD領(lǐng)域知名市場(chǎng)研究公司Forward Insights創(chuàng)始人兼首席分析師Gregory Wong認(rèn)為：“QLC降低了NAND閃存單位字節(jié)（Byte）的成本，更適合作為大容量存儲(chǔ)介質(zhì)。隨著主流消費(fèi)類SSD容量邁入512GB及以上，QLC SSD未來(lái)市場(chǎng)增量將非?？捎^?！?/p>

Gregory同時(shí)表示：“與傳統(tǒng)HDD相比，QLC SSD更具性能優(yōu)勢(shì)。在企業(yè)級(jí)領(lǐng)域， QLC SSD將為服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心帶來(lái)更低的讀延遲，使其更適用于AI計(jì)算，機(jī)器學(xué)習(xí)，實(shí)時(shí)分析和大數(shù)據(jù)中的讀取密集型應(yīng)用。在消費(fèi)類領(lǐng)域，QLC將率先在大容量U盤，閃存卡和SSD中普及?！?/p>

龔翊也指出：“我們認(rèn)為128層相對(duì)原來(lái)的64層和32層的產(chǎn)品，更具成本競(jìng)爭(zhēng)力，我們也很期待產(chǎn)品發(fā)布以后，會(huì)有更好的市場(chǎng)表現(xiàn)。而且我們有信心在128層這代產(chǎn)品上可以實(shí)現(xiàn)盈利?！?br /> ? ? ? ?責(zé)任編輯：wv?