夏志良教授在实验室调试设备间隙,转身对研究生说,搞清楚三维闪存不仅是为了一纸文凭,而是握紧中国存储产业自主创新的钥匙。

一场由中国科学院大学开设的“存储器工艺与器件技术”研究生课程正在吸引微电子领域学生的目光,这门由长江存储技术总监夏志良等人讲授的课程直接对准了中国芯片产业最迫切的领域之一-1

在清华大学电子系的《数字逻辑与处理器基础》课程中,长江存储研发中心资深技术总监靳磊博士向本科生们详解三维闪存存储器技术发展与挑战-4。这些课程的出现绝非偶然,而是产业需求与人才培养的必然交汇。


01 课程背景:存储技术的新十字路口

当今世界正面临数据爆炸式增长,全球物联网、大数据中心、智能家居和穿戴设备等应用推动存储市场以前所未有的速度扩张-1。在这股浪潮中,NAND闪存已稳坐存储器市场的主流地位。

据行业统计,NAND闪存全球市场规模每年已超过600亿美元,并且仍在持续快速增长-6。中国作为全球最大的电子产品制造国和消费国,对存储技术的需求尤为迫切。

中国的芯片产业正处于关键时刻。一方面,市场需求持续增长;另一方面,核心技术的自主可控成为国家战略。正是在这样的背景下,国内多所高校开始重视存储技术的系统教学。

夏志良教授的经历颇具代表性,他曾在三星电子半导体研究所工作,2015年回国后直接参与了中国首颗32层3D NAND产品的研发-1

这种从产业一线到讲台的路径,确保了课程内容与产业需求的高度契合。

02 课程全景:三维世界的技术图谱

这门3D NAND课程的设计体现了从基础到前沿的完整知识体系。课程从半导体存储器概述开始,逐步深入到3D NAND的核心技术-1-10

第一部分聚焦Flash存储器技术简介,梳理从2D NAND到3D NAND的架构演进历程。这不仅仅是技术路线的介绍,更是对微电子发展规律的解读

接下来课程进入核心环节:3D NAND Flash存储器工艺集成技术。这一部分详解了半导体基本单步工艺,特别是对于3D NAND至关重要的刻蚀工艺-10

学生将了解到,3D NAND的制造已从以光刻为主导转向以刻蚀为核心的技术路线-2

课程特别设置了Flash存储器模型模拟技术模块,引入TCAD仿真平台及其在2D和3D NAND Flash上的应用-10

通过仿真,学生可以在量产前预见和解决潜在问题,这种能力在产业界极为宝贵。

03 从课堂到晶圆厂:那些你不知道的课程细节

这门3D NAND课程的独特之处在于它与产业界的深度融合。课程教师夏志良具有双重身份:既是中国科学院大学的教授,也是长江存储的技术总监-1

这种“双跨”模式确保课程内容与产业实践同步更新。夏教授团队直接参与了中国首颗32层3D NAND产品芯片的研发,这项成果实现了中国存储器“零”的突破-1

课程还特别邀请了多位产业界专家进行专题讲座。比如在上海交通大学的校企共建课程中,美光的三位资深工程师分别讲解了NAND闪存基础、固态硬盘和移动闪存技术-8

这种安排让学生在校期间就能接触到业界最新的技术动态和实际工程问题。

课程强调理论与实践的结合,不仅讲解3D NAND的操作原理,还深入探讨可靠性问题-1

学生需要理解NAND Flash器件的主要可靠性物理机制、阵列相关可靠性问题以及寄生效应和非理想效应。这些知识对于设计出真正可靠的产品至关重要。

04 课程价值:为未来存储产业储备核心力量

这门3D NAND课程的培养目标明确:为中国存储器事业输送掌握核心技术的人才-1。随着长江存储等国内企业逐步突破技术壁垒,对专业人才的需求日益迫切。

课程注重培养学生的系统思维。靳磊博士在清华大学讲座中特别强调,学校所学知识与实际产业技术是相互关联的-4

他鼓励学生以课程基本原理为锚点,重视思维和方法训练,逐步构建面向未来研究和工作方向的完整知识体系。

值得关注的是,课程内容已经编纂成教材《存储器工艺与器件技术》,由清华大学出版社出版-6

这本教材基于课程讲义,结合我国自主的3D NAND Flash技术研发实践编写而成,填补了国内存储技术系统性教材的空白。

除了技术知识,课程还向学生展示存储技术的广阔前景。随着人工智能与大数据时代的到来,3D NAND闪存技术在存储密度、容量、成本和可靠性等方面面临新的要求与挑战-2

学生们将了解到,他们学习的不仅仅是当下的技术,更是塑造未来数字社会的关键工具。


清华大学电子系《数字逻辑与处理器基础》课堂里,长江存储技术专家刚刚结束关于3D NAND技术发展的分享,一位本科生举手提问:“专家您好,我们真的能在毕业后直接参与您刚才提到的晶栈架构研发工作吗?”-4

专家微笑着点头,身后PPT停留在长江存储实验室里中国自主研发的128层3D NAND芯片放大图上。

网友提问与回答

问题一:我是一名电子工程专业的大三学生,对3D NAND技术很感兴趣,但担心课程门槛太高。这门课程需要什么样的先修知识?自学的话应该从哪里入手?

同学你好!你能对3D NAND技术产生兴趣特别好,这是半导体领域最前沿的方向之一。关于课程门槛,中国科学院大学的这门课程确实需要一些基础知识,主要是半导体器件、半导体物理和集成电路设计-1。不过别被吓到,这些大多是电子工程专业的核心课程,你应该已经接触过一部分。

如果你打算自学,我建议从理解存储器的基本分类开始,搞清楚易失性和非易失性存储器的区别。然后可以重点学习NAND Flash的基本原理,了解它是如何存储电荷来表示数据的。接下来比较2D NAND和3D NAND的差异,理解为什么业界要从平面结构转向三维堆叠-2

有一本很好的入门书是《存储器工艺与器件技术》,这本书实际上就是基于这门课程的讲义编写的-6。它从基础概念讲起,循序渐进,非常适合自学。另外,你也可以关注一些行业研讨会的信息,比如IEEE国际存储器研讨会(IMW)上常会有前沿技术分享-9

实际上,产业界非常需要像你这样有热情的新鲜血液。长江存储的夏志良教授就是一个很好的榜样,他从北京大学微电子学系博士毕业后,先在国际公司积累经验,然后回国参与了中国首颗32层3D NAND产品的研发-1。这条路你也可以走。

问题二:我看到课程介绍中提到了“晶栈(Xtacking)架构”,这是中国自主的技术吗?与国际主流技术相比,我们的3D NAND课程有没有独特之处?

你观察得很仔细!“晶栈(Xtacking)架构”确实是长江存储开发的创新架构,它代表了中国在3D NAND闪存技术上的自主突破-2。这项技术的独特之处在于它采用了一种创新的存储单元阵列和外围电路分离制造的方式,然后再通过垂直互联技术将它们键合在一起。

与国际主流技术相比,这种架构提供了更高的存储密度和更灵活的生产方式。我们的3D NAND课程的一个独特之处就是紧密结合了国内自主技术的研发实践。课程主讲教师夏志良教授本人就是长江存储的技术总监,直接参与了从32层到64层再到128层3D NAND存储器的研发工作-1

这意味着课程内容不是纯理论或基于国外技术资料的,而是融入了中国科研人员和工程师在研发过程中积累的一手经验、解决问题的方法和实际案例。这种产学研紧密结合的教学模式,让学生能够学到最贴近产业实际的知识和技能。

课程还特别注重培养学生对全产业链的理解。从半导体存储器的市场状况、全球供给情况,到中国存储器市场现状,再到具体的技术研发-10。这种全景式的教学视角,帮助学生建立对产业的整体认知,而不只是局限于某个技术点。

问题三:学完这门课程后,职业发展前景如何?除了长江存储,还有哪些公司需要这方面的专业人才?

这是个非常实际的问题!学完3D NAND相关课程后,你的职业前景相当广阔。最直接的当然是进入存储芯片制造企业,像你提到的长江存储,还有长鑫存储等国内领先的存储器IDM企业-4。这些公司正处于快速发展期,对专业人才的需求很大。

但不止这些,实际上整个半导体产业链都需要存储技术人才。比如美光、三星、海力士等国际存储巨头在中国都有研发中心或生产线;华为、小米等终端厂商也需要存储技术专家来优化产品性能;阿里巴巴、腾讯等云服务商则需要专业人员设计和维护数据中心存储系统。

根据课程教师的介绍,学习这门课程的学生将掌握从存储器架构、工艺集成技术到器件与可靠性技术的全方位知识-1。这种系统性的能力使你可以胜任多种岗位:工艺工程师负责优化制造流程;器件工程师专注于存储单元的设计与测试;电路工程师设计控制存储器的外围电路;系统工程师则将存储芯片整合到更大的系统中。

值得一提的是,随着人工智能、自动驾驶等新技术的发展,对存储器的要求也在不断变化。比如AI训练需要高速大容量的存储,自动驾驶对存储的可靠性和耐久性有极高要求。这意味着存储技术专业人才的需求只会增长,不会减少。

从薪酬角度看,半导体行业特别是存储技术领域的薪资水平在工程类专业中一直位居前列。而且这个领域的知识更新虽然快,但基础原理相对稳定,你的专业知识会有很长的生命周期。