长江存储闪存芯片的生产工艺具有以下一些优势:
Xtacking架构:该架构将外围电路置于存储单元之上,不占用实际芯片面积,有利于提高存储密度。相比传统三维闪存架构,其外围电路与存储单元不再共享芯片面积,生产时二者可分别在两片晶圆上并行加工,缩短了生产周期。并且,外围电路可以单独加工,与存储单元能互相独立设计、生产,消除了二者之间的设计、工艺牵制,从而实现更高性能。此外,其外围电路面积与存储单元面积几乎相等,相对来说外围电路晶体管密度可以比较低,一般使用50nm工艺节点即可满足需求,最高也无需超过28nm,无需先进制程的光刻机。
更高的存储密度:采用Xtacking技术后,三维闪存的存储密度有望实现大幅提升,可在相同的芯片尺寸内容纳更多的存储单元。
更高的读写性能:Xtacking架构能大幅提升闪存芯片的I/O性能,例如将读写速度从传统的1.4Gbps提升到3.0Gbps,甚至有望达到与DRAM DDR4相当的I/O速度,这对闪存行业来讲是颠覆性的进步。
缩短产品研发周期:充分利用存储单元和外围电路的独立加工优势,实现了并行的、模块化的产品设计及制造,产品开发时间可缩短3个月,生产周期可缩短20%,从而大幅缩短产品上市时间。
串堆叠技术:在超深宽比刻蚀方面存在被日美卡脖子的问题,而长江存储的闪存芯片采用了串堆叠技术。例如其128层闪存就是将两个64层串堆叠的,这使得无需开发92层就可以直接跳升至128层量产。并且,串堆叠技术理论上可以进行无限层次的串联,这为实现更高层数的闪存芯片堆叠提供了可能。只要我国能解决60:1的超深宽比刻蚀设备,长江存储在128、192甚至256等高级别的闪存芯片堆叠方面将没有问题。
随着长江存储和国内先进设备厂的共同努力,“极深宽比刻蚀”和“极高深宽比字线和接触孔钨填充”等卡脖子问题已基本得到解决,这也为长江存储闪存芯片的生产工艺提供了更好的支持,使其能够在技术上不断取得突破,并提升产品的性能和竞争力。