用于SSD的YMTC 128L Xtacking 2.0！
最后，他们可能会赶上三星、SK hynix和KIOXIA
蔡正东博士
2021年9月23日
TechInsights刚刚发现并快速审查了从Asgard Memory（Powev Electronic Technology Co.）PCIe4.0 NVMe1.4和4 1TB SSD上卸下的YMTC 128L TLC芯片，该芯片采用双面PCB布局。根据SSD产品的不同，YMTC 128L 3D NAND闪存设备的封装标记不同，例如，YMN09TC1B1HC6C（日期代码：2021 9W）或POWEV PYT02TV4IA1-X4PWA（日期代码：2021 31W）。
这些器件采用了由中国顶级存储芯片制造商扬子存储技术有限公司（YMTC）制造的3D NAND 128L Xtacking 2.0芯片。1 TB SSD有四个256 GB NAND（YMTC）设备和两个512MB DDR4（NAYA）设备。四个NAND芯片组装在一个设备中，这意味着它是一个512 Gb的芯片。
图1显示了YMTC 512 Gb 128L Xtacking 2.0 3D TLC NAND芯片的封装标记，图2显示了NAND芯片标记（CDT1B），图3显示了CMOS芯片标记（CDT1A或CDT1B）。作为参考，YMTC 64L Xtacking 1.0 TLC管芯对于NAND管芯（Y01-08 BCT1B）和CMOS外围管芯（Y01A08 BCT1B）具有略微不同的管芯标记。
图1。YMTC 128L Xtacking 2.0包装标记
图2。YMTC 128L Xtacking 2.0 512Gb NAND芯片标记
图3。YMTC 128L Xtacking 2.0周边CMOS模具标记
YMTC的128层工艺在容量、位密度和I/O速度方面达到了行业领先的新标准
三星176L V-NAND和SK hynix 176L 4D PUC NAND固态硬盘尚未在商业市场上上市，这似乎意义重大。YMTC 512Gb 128L Xtacking 2.0 TLC模具尺寸为60.42毫米2.. 位密度增加到8.48 Gb/mm2.，比Xtacking 1.0芯片（256Gb）高92%。由于YMTC Xtacking混合键合技术使用两个晶片来集成3D NAND器件，因此我们可以找到两个晶片，一个用于NAND阵列晶片，另一个用于CMOS外围晶片。
图4显示了NAND芯片布局图，图5显示了YMTC 128L Xtacking 2.0芯片的CMOS外围芯片布局图。Xtacking体系结构旨在允许YMTC获得超快的I/O，同时最大限度地提高其内存阵列的密度，例如，SSD的读取速度为7500 MB/s，写入速度为5500 MB/s。该芯片具有四个平面设计，所有CMOS外围电路（如页缓冲器、列解码器、电荷泵、全局数据通路和电压发生器/选择器）都放置在3D NAND单元阵列芯片下的逻辑芯片上。
图4。YMTC 128L Xtacking 2.0 NAND模具平面图
图5。YMTC 128L Xtacking 2.0外围CMOS芯片布局图
YMTC 128L Xtacking 2.0成像、规格和单元结构
图6。从32L到128L的YMTC 3D NAND单元结构（WL方向的x截面SEM图像）
YMTC 128L Xtacking 2.0单元体系结构由两个通过层接口缓冲层连接的层组成，这与KIOXIA 112L BiCS 3D NAND结构的过程相同。单元大小、CSL间距和9孔VC布局与以前的64L Xtacking 1.0单元保持相同的设计和尺寸（水平/垂直WL和BL间距）。门的总数为141（141T），包括用于TLC操作的选择器和虚拟WL。
图6显示了WL方向的YMTC 3D NAND单元结构，以及注释为32L（T-CAT带39T）、64L（Xtacking 1.0带73T）和128L（Xtacking 2.0带141T）的门的总数。
上层有72个钨闸门，下层有69个闸门。包括BEOL Al、NAND die和外围逻辑管芯在内的金属层总数为10，这意味着与64L Xtacking 1.0工艺集成相比，外围逻辑管芯中增加了两个铜金属层。通道VC孔高度增加一倍，为8.49µm。表1显示了YMTC 3D NAND设备的比较；Gen1（32L）、Gen2（64L，Xtacking 1.0）和Gen3（128L，Xtacking 2.0）。
| 装置 | YMTC 3D NAND Gen1（32L） | YMTC 3D NAND Gen2（64L） | YMTC 3D NAND Gen3 (128L) |
|---|---|---|---|
| 母产品示例 | 32GB安全USB | Gloway YCT512GS3-S7 Pro SSD 512GB |
Asgard PCIe4.0 NVMe1.4 AN4 1TB固态硬盘 |
| 包装标记 | YMEC6A1MA3A2C1 | YMN08TB1B1HUB1B | YMN09TC1B1H6C |
| 死的标记 | 98081A | BCT1B | CDT1B |
| MLC操作 | MLC | 薄层色谱 | 薄层色谱 |
| 建筑学 | 猫 | Xtacking | Xtacking |
| 骰子/设备的数量 | 4. | 4. | 4. |
| 内存（/die） | 64 Gb | 256 Gb | 512 Gb |
| 模具尺寸 | 76.30毫米2. | 57.96毫米2. | 60.42毫米2. |
| 存储密度 | 0.84毫米2. | 4.42毫米2. | 8.48毫米2. |
| 飞机 | 1. | 2. | 4. |
| 甲板数量 | 1. | 1. | 2. |
| 总门数 | 39吨 | 73吨 | 141T (69 + 72) |
| 金属数量 | 3. | 8. | 10 |
| 槽孔高度 | 2.74µm2. | 4.14µm2. | 8.49µm2. |
表1。YMTC 3D NAND器件的比较；Gen1（32L）、Gen2（64L，Xtacking 1.0）和Gen3（128L，Xtacking 2.0）
与三星（V-NAND）、Micron（CTF CuA）和SK hynix（4D PUC）现有的128L 512 Gb 3D TLC NAND产品相比，芯片尺寸更小，因此具有最高的位密度。四平面模具平面布置图和两层阵列结构与Micron和SK hynix相同，但每个字符串的选择器和虚拟WL数为13，小于Micron和SK hynix（两者均为147T）。由于其Xtacking混合键合方法，使用的金属层数量远高于其他产品。表2显示了128L 512 Gb 3D TLC NAND产品的比较，包括刚刚发布的YMTC 128L Xtacking 2.0 3D NAND。
| 装置 | YMTC 128L Xtacking | 三星128 l V-NAND | 微米128L CuA CTF | SK海力士128L 4D PUC |
|---|---|---|---|---|
| 母产品（示例） | Asgard PCIe4.0 NVMe1.4 AN4 1TB固态硬盘 |
三星EVO 870 1TB | 微米BX500 2.5 SSD 480GB |
SK海力士黄金P31 SSD 1TB |
| 包装标记 | YMN09TC1B1H6C | K9DVGY8J5B-DCK0 | OYD2D NW987 | H25T2TB88E |
| 死的标记 | CDT1B | K9AHGD8J0B | B37R | H25TFB0 |
| MLC操作 | 薄层色谱 | 薄层色谱 | 薄层色谱 | 薄层色谱 |
| 建筑学 | Xtacking | V-NAND | CTF CuA | 4D临时市政局 |
| 骰子/设备的数量 | 4. | 16 | 2. | 8. |
| 内存（/die） | 512 Gb | 512 Gb | 512 Gb | 512 Gb |
| 模具尺寸 | 60.42毫米2. | 74.09毫米2. | 66.02毫米2. | 63.00毫米2. |
| 存储密度 | 8.48毫米2. | 6.91毫米2. | 7.76毫米2. | 8.13毫米2. |
| 飞机 | 4. | 4. | 4. | 4. |
| 甲板数量 | 2. | 1. | 2. | 2. |
| 总门数 | 141T (69 + 72) |
136吨 | 147吨 (73 + 74) |
147吨 (77 + 70) |
| 金属数量 | 10 | 4. | 6. | 5. |
| 槽孔高度 | 8.49µm2. | 6.23µm2. | 8.42µm2. | 7.53µm2. |
表2。YMTC、三星、美光和SK hynix的128L 512 Gb 3D NAND设备的比较
Choe Jeongdong博士将YMTC 128L Xtacking 2.0 3D NAND添加到3D NAND 1GB区域趋势中。图表中还预测并添加了即将推出的162L和176L设备。从3D NAND缩放角度来看，它看起来足以与其他产品竞争。似乎YMTC已经大大赶上了其他领先者。
