晶棧Xtacking，是長江存儲科技有限責任公司自主研發的3D NAND快閃記憶體架構技術。該技術於2018年首次推出，其核心創新在於將存儲單元和外圍電路分別在兩片獨立的晶圓上加工製造，然後通過晶圓鍵合與數以億計的垂直互聯通道（VIA）集成。相比傳統架構，該技術能實現更高的存儲密度、更快的I/O接口速度，並採用模組化設計以縮短產品開發與生產周期。該技術已從1.0疊代至4.0，並憑藉其創新性多次獲得行業獎項，相關產品廣泛套用於消費級與企業級存儲領域。
基本介紹
- 中文名：晶棧Xtacking
- 外文名：Xtacking
- 產品類型：3D NAND快閃記憶體架構技術
核心技術原理,發展歷程,技術特點,所獲榮譽與行業影響,
核心技術原理
晶棧（Xtacking）是長江存儲（YMTC）自主研發的創新型3D NAND快閃記憶體架構技術。其核心原理是將存儲單元（Memory Cell Array）與外圍電路（CMOS）分別在兩片獨立的晶圓上加工，然後通過晶圓鍵合（Wafer Bonding）技術連線成一個整體。具體而言，該技術首先在一片晶圓上獨立加工負責數據I/O及存儲單元操作的外圍電路，這樣的加工方式有利於選擇合適的先進邏輯工藝。存儲單元則在另一片晶圓上被獨立加工。當兩片晶圓各自完工後，通過創新的晶棧（Xtacking）技術，只需一個處理步驟就可通過數百萬至數十億根垂直互聯通道（VIA，Vertical Interconnect Access）將二者鍵合併接通電路。此項鍵合技術屬於混合鍵合（Hybrid Bonding）範疇，要求將兩片晶圓以亞微米級精度永久鍵合，其誤差需小於一根頭髮絲的百分之一，界面潔淨度需達到原子級。
這種“兩片晶圓獨立加工再鍵合”的架構，相較於傳統3D NAND架構，帶來了多重優勢。性能提升方面，外圍電路可採用更先進的邏輯工藝，從而使NAND獲得更高的I/O接口速度及更多的操作功能，I/O接口速度得以大幅提升。存儲密度提升方面，在傳統3D NAND架構中，外圍電路約占晶片面積20~30%，晶棧（Xtacking）技術通過將外圍電路置於存儲單元之上，最佳化了晶片面積利用率，可實現更高的存儲密度，晶片面積可減少約25%。研發與生產周期縮短方面，存儲單元和外圍電路能夠獨立並行加工，實現了模組化的產品設計與製造，可顯著縮短產品開發周期和生產周期。
在晶棧（Xtacking）架構推出前，市場上的3D NAND主要分為傳統的並列式（Side-by-Side）結構和CMOS under Array (CuA) 架構。晶棧（Xtacking）架構通過其獨特的晶圓級鍵合方式，突破了這些傳統架構的限制，為3D NAND技術的發展提供了新的路徑。
發展歷程
2018年8月，長江存儲在全球快閃記憶體峰會（Flash Memory Summit, FMS）上首次發布其革新的Xtacking®架構，並一舉斬獲大會最高榮譽“Best of Show”獎項。2019年9月，搭載長江存儲自主創新Xtacking®架構的第二代64層TLC 3D NAND快閃記憶體正式量產。該技術持續疊代，已從Xtacking 1.0發展至Xtacking 4.0（亦稱晶棧4.0）。2022年，長江存儲晶棧®Xtacking®3.0架構在快閃記憶體峰會（FMS 2022）上榮獲“最具創新存儲技術獎”。基於該架構的X3-9070等快閃記憶體產品也隨之發布。2024年底至2025年，基於新一代晶棧®Xtacking®4.0架構的快閃記憶體產品（如X4-9070、X4-6080）及終端SSD（如致態TiPro9000）陸續推出。2025年8月，晶棧®Xtacking®4.0創新架構在2025年未來記憶體與存儲峰會（FMS）中再次榮獲3D NAND“最具創新存儲技術獎”。2025年，三星與長江存儲達成3D NAND混合鍵合技術專利許可協定，標誌著Xtacking技術獲得國際行業領先企業的認可。
技術特點
晶棧Xtacking架構的獨立CMOS晶圓可採用更先進的邏輯工藝，從而實現更高的I/O接口速度，如從800MT/s提升至3600MT/s，符合併超越ONFI標準。該技術將外圍電路置於存儲單元之上，節省了晶片面積，相比傳統架構可減少約25%，在同等晶片尺寸下實現更高的比特密度，如1Tb/2Tb容量。
存儲單元與外圍電路可並行、模組化加工，縮短了產品開發周期約3個月和生產周期約20%。其工藝和驗證體系涉及鍵合後的可靠性及良率。
其設計如6平面設計有助於降低功耗，提升能效比。模組化設計為引入NAND外圍電路的創新功能、實現定製化快閃記憶體解決方案提供了可能。
所獲榮譽與行業影響
自2018年發布以來，晶棧Xtacking架構及其疊代產品在國際行業峰會上獲得多項獎項。2018年，該架構在快閃記憶體峰會（FMS）上獲得“Best of Show”獎。2022年，Xtacking 3.0架構在FMS上獲得“最具創新存儲技術獎”（異構存儲集成類別）。2024年，基於Xtacking 3.0架構的X3-6070 QLC 3D NAND在中國快閃記憶體市場峰會（CFMS）上獲得“年度技術突破獎”。2025年，Xtacking 4.0架構在FMS上獲得“最具創新存儲技術獎”。
FMS評獎委員會主席Jay Kramer評價該技術為“超連結架構（SCT）”的創新代表，認為其有助於3D NAND最佳化性能和密度，套用於企業級和消費級存儲。
2025年，三星電子獲得了長江存儲混合鍵合技術的專利授權，用於其第10代V-NAND產品。這一技術授權案例顯示，Xtacking架構的相關技術已進入國際主流存儲製造商的供應鏈。
晶棧Xtacking架構的研發被視為中國半導體存儲產業自主創新的一個代表性案例。該技術已成為國際存儲器領域的重要架構之一。
