核心技术:Xtacking® 架构
这是长江存储的“独门绝技”,也是其能够快速追赶国际巨头、实现技术跨越的关键。

什么是 Xtacking® 架构?
传统的三维闪存制造过程非常复杂,需要将存储单元(Cell)和外围电路(如解码器、I/O接口等)在同一个晶圆上一步步集成,这就像在一栋大楼里同时建造承重墙、水电管线和电梯,流程长、难度大。
Xtacking® 架构的革命性在于:它将制造过程“分拆”为两个独立的步骤。
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制造存储单元阵列
专门在一个晶圆上,集中所有资源和技术,尽可能地把存储单元(即NAND闪存的核心数据存储部分)做得更小、更密集、层数更多,这就像先把大楼的“核心骨架”和“储物层”建好。
(图片来源网络,侵删) -
制造外围电路
在另一个独立的晶圆上,使用成熟的逻辑工艺,高效地制造出所有必需的外围电路,这就像在别处把“电梯、水电、安防系统”等所有配套设施预制好。
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精准键合
- 通过一种类似“乐高”的高精度键合技术,将这两个已经制造好的晶圆垂直地、完美地“粘合”在一起,存储单元晶圆在下,外围电路晶圆在上。
Xtacking® 架构的核心优势
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更高的性能
(图片来源网络,侵删)- 更快的读写速度:由于外围电路(特别是I/O部分)可以直接堆叠在存储单元正上方,数据传输的“距离”大大缩短,就像把电梯直接建在你的房间门口,延迟自然降低,这使得长江存储的闪存产品能达到极高的读写速度。
- 更高的并行性:可以设计更多的数据通道同时工作,进一步提升整体吞吐量。
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更高的存储密度
因为制造存储单元的晶圆可以“心无旁骛”,专注于优化堆叠层数和单元尺寸,所以更容易实现更高层数的3D NAND(例如已量产的128层、232层,并研发更高层数)。
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更短的开发周期和更高的灵活性
- 存储单元和外围电路的开发可以并行进行,互不干扰,大大缩短了新产品的上市时间。
- 可以灵活选择最先进的逻辑工艺来制造外围电路,而不用担心它会反过来影响存储单元的制造,这种“模块化”的设计非常灵活。
基础技术:三维闪存
Xtacking® 架构是“如何制造”的方法论,而三维闪存是“存储什么”的核心技术,长江存储同样在这个领域取得了重大突破。
从2D到3D的跨越
- 2D NAND(平面闪存):早期的闪存,存储单元像一个个平铺的“小格子”,随着技术发展,格子小到一定程度后,就会出现漏电、数据干扰等问题,难以再缩小。
- 3D NAND(三维闪存):为了解决2D NAND的物理极限,业界开始将存储单元像“盖楼”一样,垂直堆叠起来,长江存储的3D NAND技术,就是利用其Xtacking®架构,将这栋“数据存储大楼”盖得又高又坚固。
关键的3D技术:Xtacking® 架构如何赋能3D NAND
- 更高的堆叠层数:利用Xtacking®的并行制造优势,长江存储能够快速实现高层数的堆叠,其 X2-6070 芯片就采用了 232层 堆叠,这是业界的领先水平,层数越多,同样面积下能存储的数据就越多,容量也就越大。
- 更小的单元尺寸:在Xtacking®架构下,可以更容易地采用更先进的制程来缩小每个存储单元的面积,从而进一步提升存储密度。
代表性产品与技术演进
长江存储的技术演进路线图清晰地展示了其创新能力:
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第一代:Xtacking® 1.0
- 代表产品:X2-2000 (64层堆叠)
- 验证了Xtacking®架构的可行性,实现了高性能和高密度的初步结合。
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第二代:Xtacking® 2.0
- 代表产品:X3-6000 (128层堆叠)
- 进一步优化了性能和密度,并推出了面向消费级和企业级的SSD产品,开始进入市场。
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第三代:Xtacking® 3.0
- 代表产品:X4-6070 (232层堆叠)
- 这是目前的主力产品,除了层数的大幅提升,它还集成了 XL™ NAND 技术,这是一种创新的 “存算一体” 或 “在存内计算” 的技术雏形。
- XL™ NAND 技术:它不是简单的存储芯片,而是将计算功能(如数据过滤、压缩、搜索等)直接集成到存储阵列中,数据无需从存储单元搬运到CPU进行处理,而是在存储单元的“家门口”就地完成,这能极大地降低数据搬运带来的功耗和延迟,特别适合人工智能、大数据分析等场景。
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Xtacking® 4.0
长江存储正在研发更高层数(如300层以上)的3D NAND,并持续推进XL™ NAND技术的成熟,探索更广阔的应用。
长江存储的核心技术可以概括为:
- 顶层设计:Xtacking® 架构,通过“存储单元”和“外围电路”的晶圆级键合,实现了高性能、高密度、高灵活性的闪存制造。
- 基础实现:高堆叠层数的三维闪存技术,利用Xtacking®的优势,不断刷新存储密度的记录。
- 未来方向:XL™ NAND 技术,将计算融入存储,开启“存算一体”的新时代,为AI和大数据应用提供革命性的硬件支持。
正是这一整套自主可控的技术体系,让长江存储在短短几年内,从一个行业新兵成长为全球NAND闪存市场不可忽视的重要力量。
