集成电路由二维向三维发展是必行趋势

在“2020北京微电子国际研讨会暨IC World学术会议”上，长江存储科技有限责任公司CEO杨士宁发表了《新形势下中国芯片制造突围的新路径》的主题演讲，主要就在三维集成上如何找到突围之路，他指出，集成电路由二维向三维发展是必行趋势。这可能不是一条唯一的路径，但确是一条需要强烈探索的路径。

平地一声雷，今年4月份长江存储宣布推出128层堆栈的3D NAND闪存，国外同行发现，长江存储跳级了，因为3D NAND是从32层、64层、96层逐渐移到128层，但是长江存储并未推出过96层堆栈，这是怎么一回事呢？

这就要追溯下长江存储的历史渊源，长江存储前身是武汉新芯，2016年7月，紫光联合大基金共同出资，在武汉新芯的基础上，创立长江存储，并与中科院微电子所在3D NAND上展开合作研究。

2017年年底，长江存储正式推出了国产首个真正意义上的32层 3D NAND闪存。

然而国际闪存市场竞争激烈，此时长江存储已开始探索一条适合自己的3D NAND技术，这是一条充满未知的道路，长江存储坚持创新发展，走差异化路线，于2018年8月正式推出自家的独门绝技Xtacking架构。

首款采用Xtacking架构，密度与业界96层看齐，具有一定成本优势的64层堆栈式闪存则是长江存储真正意义上面向市场推出的“处女作”，自2019年第三季度起实现规模量产。

传统3D NAND架构中，外围电路约占芯片面积的20~30%，降低了芯片的存储密度。随着3D NAND技术堆叠到128层甚至更高，外围电路可能会占到芯片整体面积的50%以上。Xtacking技术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。

采用Xtacking，可在一片晶圆上独立加工负责数据I/O及记忆单元操作的外围电路。这样的加工方式有利于选择合适的先进逻辑工艺，以让NAND获取更高的I/O接口速度及更多的操作功能。

存储单元同样也将在另一片晶圆上被独立加工。当两片晶圆各自完工后，创新的Xtacking？技术只需一个处理步骤就可通过数十亿根金属VIA（Vertical Interconnect Accesses，垂直互联通道）将两片晶圆键合接通电路，而且只增加了有限的成本。

长江存储始终与国际水平差一代的距离，如果还跟着别人后面跑，任何市场上实现不了商业化就只有死路一条，所以长江存储做出了一个近乎疯狂的举措：决定直接跳过96层堆栈闪存的研发，直接向128层的堆栈上探索。

2020年4月，长江存储抢先推出了128层QLC 3D NAND闪存芯片X2-6070。目前长江存储的技术已经处于全球一流的水准，下一步就是解决产能的问题。

杨士宁介绍，Xtacking主要具有四方面优势：一是速度快，具有更好的性能表现；二是工艺更结实；三是成本可控，因为密度高；四是具有更高的灵活性。

与国际存储大厂相比，长江存储表示，公司用短短3年时间实现了从32层到64层再到128层的跨越。长江存储3年完成了他们6年走过的路，杨士宁直言，长江存储不做最后一名，争取公司的下一代产品能够达到行业前沿。

杨士宁在会上提到，买优质的国产存储产品，要认准“Xtacking？”商标，有这个商标才有真正的国产闪存芯片。

另外，据杨士宁介绍，今年8月，Xtacking还成立了生态联盟，目前已有20多家厂商和100多款产品加入了这个生态圈。

最后，杨士宁总结到，长江存储将继续以创新技术为底蕴，在创新这条道路上坚持走下去，有Xtacking平台的依托，公司在国际和国内方面的合作会更开放。

“长江存储的研发走的太快了，领导要我走慢一点”杨世宁在会上笑谈到。最后，他谈到，长江存储近三年每年的产值要增加10倍，目前在这个趋势上突飞猛进。
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