从2019年首款64层3D NAND闪存发布,到如今供不应求的国产固态硬盘,长江存储让普通消费者真正感受到了技术自主的红利。

北京中关村的电脑城里,一家店铺老板正忙着拆箱一批新到的固态硬盘。包装盒上印着熟悉的品牌标志,但价格却比同容量的国际品牌低了一截

这些国产固态硬盘正成为DIY玩家和普通消费者的热门选择,价格亲民,性能却不打折扣-1


2019年9月2日,武汉光谷发生了一件可能改变中国芯片产业命运的事。长江存储正式宣布量产基于Xtacking架构的64层256Gb TLC 3D NAND闪存-5

这是中国首款自主研发的64层3D NAND闪存,也是全球首款基于Xtacking架构量产的闪存产品-4

从技术角度看,这个成果非同小可。相比传统架构,Xtacking技术允许在两片独立晶圆上分别加工外围电路和存储单元,然后通过数十亿根垂直互联通道将它们键合-5

这种设计带来了更高的存储密度和更快的传输速度,同时大大缩短了产品上市周期-7

对于普通消费者而言,这些技术突破意味着更快的电脑启动速度、更顺畅的游戏体验和更可靠的数据存储。


01 创新架构

长江存储的核心技术突破在于其独创的Xtacking架构,这一设计思路在当时可谓是“不走寻常路”。

相比传统3D NAND闪存将所有电路集成在同一晶圆上的做法,Xtacking架构创新性地将外围电路和存储单元分开制造-5

这一“分而治之”的策略带来了明显优势:外围电路可以选用更先进的制造工艺,而存储单元则可以专注于提升密度和稳定性。当两个部分各自完成后,仅需一步键合工艺就能将它们连接起来-7

这种设计不仅提升了产品性能,还大幅缩短了研发周期。长江存储联席首席技术官程卫华表示,Xtacking架构显著提升了产品性能,缩短开发周期和生产制造周期-5

02 追赶之路

回顾长江存储的发展历程,2018年实现32层3D NAND闪存量产是一个起点-2。当时的存储芯片市场被美日韩企业牢牢掌控,三星、海力士、美光等巨头占据绝对优势-6

面对这种局面,紫光集团作为长江存储的重要股东,展现出决心和战略眼光。紫光集团不仅在资金上给予支持,还在产业布局上做了全面规划-3

2016年至2018年间,紫光集团相继在武汉、南京、成都建设存储芯片生产基地,总投资额近1000亿美元-3

这长江存储的武汉基地更是被视为国家存储器基地项目,获得了国家和地方产业基金的大力支持-7

03 全栈布局

长江存储作为紫光集团在存储领域的核心企业,其成功离不开集团整体战略布局。紫光集团构建了从芯片设计到封装测试的完整产业链-3

具体到产品层面,长江存储计划推出集成64层3D NAND闪存的固态硬盘、UFS等多种产品,以满足不同市场需求-2

这些产品不仅针对个人消费市场,也瞄准了数据中心、企业级服务器等更高端应用领域-5

值得注意的是,长江存储并非紫光集团存储布局的唯一棋子。集团旗下还有专注于NOR Flash的武汉新芯-6,以及从事DRAM芯片设计的西安紫光国芯-3

这种多元化的产品线布局,使紫光集团能够覆盖更广泛的存储市场,提供更全面的解决方案。

04 市场突破

紫光国芯长江储存3D NAND研发成功后,市场反应相当积极。截至2020年末,长江存储在NAND闪存全球市场已取得接近1%的份额-3

尽管这个数字相比三星、海力士等巨头还有差距,但已经使长江存储成为六大国际原厂以外市场份额最大的NAND晶圆原厂-6

更令人鼓舞的是增长预期。有行业分析预测,到2025年,长江存储在全球存储芯片市场的份额占比有望超过10%,这将是国内存储产业的重要里程碑-6

市场份额的增长直接体现在产品端。越来越多的国产固态硬盘开始采用长江存储的闪存颗粒,性能和稳定性逐渐获得市场认可

05 产业影响

紫光国芯长江储存3D NAND研发成功带来的影响,已经超越技术突破本身,开始重塑整个存储产业链

长江存储的大规模量产为国内封测、设备和材料企业创造了发展机遇-6。在设备领域,刻蚀、光刻、PVD+CVD等关键环节的国产化率虽有提升空间,但国内企业已经开始崭露头角-6

封测环节同样受益。长存自身的封测产能无法满足全部需求,部分封测工作外包给国内具备相关能力的供应商,如深科技、华天科技等-6

材料和设备厂商也获得了更多机会。特种气体、硅片、靶材等半导体材料领域,国内企业正积极布局,力求打破国外厂商的垄断地位-6


长江存储128层TLC/QLC 3D NAND闪存的研发,意味着其与海外厂商的技术代差缩短到了一代以内-8

当紫光闪存E5200 PCIe 5.0企业级SSD实现从主控芯片到存储颗粒“100%国产化覆盖”,当搭载国产颗粒的固态硬盘成为市场热门选择,一个属于中国存储产业的新时代正在开启-1

国产存储芯片的道路从艰难起步到奋起直追,如今正站在一个崭新的起点上。商场里固态硬盘的价格牌,正悄然记录着中国芯片产业自主化的每一次心跳-6


网友提问:长江存储的Xtacking架构到底有什么独特之处?

回答:长江存储的Xtacking架构确实是相当有创意的设计。简单来说,这个技术最大的特点就是“分而治之”的思路。传统的3D NAND闪存都是把存储单元和外围电路做在同一块晶圆上,而Xtacking架构则让它们分家了一一分别在两块独立的晶圆上进行加工制造,最后再通过创新的键合工艺把它们连接起来-5

这样做有几个实实在在的好处。第一是制造工艺更灵活,存储单元和外围电路可以采用各自最适合的工艺制程,不用互相妥协。第二是存储密度更高,因为存储单元区域不用再给外围电路腾地方了。根据官方数据,基于Xtacking架构的64层3D NAND闪存拥有同代产品中最高的存储密度-7

第三是产品开发周期短,这个对追赶国际大厂特别重要。两块晶圆可以并行开发,最后一步键合就行了。第四是I/O速度更快,通过数十亿根垂直互联通道连接,数据传输效率明显提升-5

最让人印象深刻的是,Xtacking架构不是停留在实验室里的技术,而是已经成功应用于大规模量产的产品中。这使得长江存储能够在技术路线选择上走出一条差异化道路,而不只是简单跟随国际巨头的步伐-7

网友提问:现在买国产固态硬盘靠谱吗?性能和稳定性怎么样?

回答:这个问题特别实际,我理解大家的顾虑。从目前市场反馈来看,采用长江存储颗粒的国产固态硬盘已经相当靠谱了。不仅是普通消费者在用,连一些对稳定性要求很高的企业和机构也开始采用。

从性能参数上看,国产固态硬盘完全不输国际品牌。比如紫光闪芯发布的E5200 PCIe 5.0企业级SSD,顺序读写速率达到了14.5GB/s和11.5GB/s,比上一代PCIe 4.0产品提升了100%,随机读写性能也很出色-1。对于绝大多数用户来说,这个性能已经绰绰有余了。

稳定性方面,国产固态硬盘也经受住了市场考验。长江存储的闪存颗粒已经迭代到128层,技术成熟度有了很大提升-8。而且这些产品从设计、生产到测试都经过了严格的国产化体系验证,针对政务、金融、电信等关键领域的需求做了特别优化-1

价格优势是国产固态硬盘的另一大亮点。由于国内产业链的完善和规模化效应,同类产品通常比国际品牌便宜不少,性价比很高。

当然,选购时还是建议选择知名品牌的产品,注意查看用户评价和质保政策。如果是特别重要的数据,做好备份总是明智的。但整体而言,现在完全可以放心选购国产固态硬盘了。

网友提问:长江存储的成功对中国芯片产业有什么意义?

回答:长江存储的成功意义非常深远,远远超出了一家企业或一个产品的范畴。它标志着中国在高端芯片领域实现了从“0到1”的突破,特别是在长期被国外垄断的存储芯片市场撕开了一道口子。

最直接的影响是提升了我国在存储产业的话语权。过去全球NAND闪存市场95%以上的份额被三星、海力士、美光等六家厂商瓜分-6,中国虽然是全球第二大NAND市场,占比超过31%,但自给率几乎为零-6。长江存储的崛起正在改变这一局面。

从技术角度看,长江存储证明了中国完全有能力掌握高端芯片的核心技术。从32层到64层再到128层,长江存储的技术迭代速度相当快,甚至跳过了96层直接研发128层产品,缩短了与国际先进水平的差距-8

对整个产业链的带动作用也很明显。长江存储的大规模量产,为国内半导体设备、材料、封测等环节的企业提供了发展机会,推动了整个产业链的技术进步和产业升级-6

从更宏观的层面看,长江存储的成功增强了中国在全球半导体产业格局中的地位。存储芯片是数字经济的基石,关乎到国家信息安全和产业安全。有了自主可控的存储芯片,我国在数字经济领域的发展就更加稳固了。

可以预见,随着长江存储等国内企业的持续突破,中国在全球芯片产业中将扮演越来越重要的角色,这不仅仅是商业上的成功,更是国家科技实力和产业安全的重要保障。