性能高于三星、美光!长江存储128层Nand芯片级拆解分析

2021-09-28 12:11:23 来源:EETOP
近期,国外著名逆向分析机构techinisights 对阿斯加特(Asgard) PCIe4.0 NVMe1.4 AN4 1TB SSD进行了拆解,并对Nand存储芯片进行了芯片级拆解分析及显微拍照。

阿斯加特(Asgard)的SSD采用了紫光的3DNAND颗粒。根据不同的SSD产品,YMTC 128L 3D NAND闪存器件的封装标记是不同的,例如,YMN09TC1B1HC6C(日期代码:2021 9W)或POWEV PYT02TV4IA1-X4PWA(日期代码:2021 31W)。

图1 显示封装标记
图2 显示NAND芯片标记(CDT1B)
图3显示YMTC 512 Gb 128L Xtacking 2.0 3D TLC NAND芯片的CMOS芯片标记(CDT1A或CDT1B)。

作为参考,YMTC 64L Xtacking 1.0 TLC 芯片对于 NAND 芯片 (Y01-08 BCT1B) 和 CMOS 外围芯片 (Y01A08 BCT1B) 的芯片标记略有不同。

YMTC 128L Xtacking 裸片

三星176L V-NAND和SK海力士176L 4D PUC NAND SSD尚未在商用市场上出现,这似乎很有意义。YMTC 512Gb 128L Xtacking 2.0 TLC 芯片尺寸为 60.42 平方毫米。位密度增加到 8.48 Gb/平方毫米,比 Xtacking 1.0 芯片 (256Gb) 高 92%。由于长江存储Xtacking混合键合技术使用两片晶圆来集成3D NAND器件,因此我们可以找到两个die,一个用于NAND阵列芯片,另一个用于CMOS外围芯片

图 4. YMTC 128L Xtacking 2.0 NAND Die 平面图
图 5. YMTC 128L Xtacking 2.0 Peripheral CMOS Die Floorplan

图4 显示了长江存储128L Xtacking 2.0芯片的NAND芯片布局图,图5显示了CMOS外围芯片布局图。Xtacking 架构旨在让长江存储在最大化其内存阵列密度的同时获得超快 I/O,例如 SSD 的读取速度为 7500 MB/s,写入速度为 5500 MB/s。该芯片采用四平面设计,所有 CMOS 外围电路(例如页面缓冲器、列解码器、电荷泵、全局数据路径和电压发生器/选择器)都放置在 3D NAND 单元阵列芯片下方的逻辑芯片上。

YMTC 128L Xtacking 2.0 规格和单元结构

YMTC 128L Xtacking 2.0单元结构由两个层板组成,通过层板接口缓冲层连接,与KIOXIA 112L BiCS 3D NAND结构的工艺相同。单元尺寸、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),包括选择器和用于TLC操作的虚拟WLs。

图6显示了YMTC三维NAND单元在WL方向的结构,以及32L(T-CAT,39T)、64L(Xtacking 1.0,73T)和128L(Xtacking 2.0,141T)的总门数注释。

上层有72个tungsten gates,而下层由69个门组成。包括BEOL Al、NAND裸片和外围逻辑芯片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,外围逻辑芯片中增加了两个铜金属层。通道VC孔的高度增加了一倍,为8.49微米。

Techinsghts 认为长江存储的128层工艺在容量、位密度和I/O速度方面实现了行业领先的新标准。

与三星(V-NAND)、美光(CTF CuA)和SK hynix(4D PUC)的现有128L 512Gb 3D TLC NAND产品相比,裸片尺寸更小,这使得它的比特密度最高。四板芯片平面图和两层阵列结构与美光和SK hynix相同,但每串选择器和虚拟WL的数量为13个,比美光和SK hynix 小(两者均为147T)。由于采用Xtacking混合键合方法,使用的金属层数远高于其他产品表2显示了128L 512Gb 3D TLC NAND产品的比较,包括刚刚发布的YMTC 128L Xtacking 2.0 3D NAND。

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