一块比指甲盖还小的芯片从生产线上被取下,工程师们围在实验室里屏住呼吸,当测试仪器显示“通过”时,整个武汉新芯的研发团队沸腾了。
这是2017年中国芯片史上值得铭记的时刻。

武汉新芯集成电路制造有限公司成功研制出中国首颗32层三维闪存芯片。这颗芯片的诞生,标志着中国大陆在高端存储芯片领域实现了从零到壹的突破。

曾几何时,中国的存储器市场被几家国际巨头牢牢掌控。数据显示,三星、东芝、美光、海力士四家企业垄断了全球99%的NAND存储器市场。
每当我们购买手机、电脑或固态硬盘时,绝大部分钱都流向了这些海外公司-7。更令人不安的是,2016年全球存储芯片价格上涨,中国作为全球最大的芯片消费国,却依赖高达90%的芯片进口。
在这种背景下,国家级的存储芯片基地在2015年确定落户武汉,由武汉新芯科技公司负责建设-10。2016年3月,12寸晶圆厂正式动工-2。
整个项目预计投资240亿美元,分为三期建设,当时启动的第一期主要目标就是生产3D NAND闪存-8。
武汉新芯的故事始于2006年,这家由湖北省、武汉市和东湖高新区共同投资107亿元建立的企业,一度面临连续亏损的困境-7。
直到2014年,国务院发布《国家集成电路产业发展推进纲要》,明确将存储芯片作为主攻方向,武汉新芯作为主力生产企业才迎来了转机-7。
2015年5月,武汉新芯宣布在三维数据型闪存技术研发上取得重大突破,成功下线了具有9层结构的芯片原型-5。这一步虽小,却是中国自主三维闪存技术从无到有的重要标志。
业内权威机构曾预测,三维数据型存储产品将在2017年成为闪存市场的主要产品,武汉新芯则成为国内第一家将三维数据型闪存作为战略发展规划的企业-5。
2017年对于武汉新芯和中国芯片产业而言,是一个值得铭记的转折点。这一年,武汉新芯在全资子公司12英寸集成电路制造工厂的基础上,通过自主研发和国际合作,成功设计并制造了中国首批32层3D NAND闪存芯片-1。
这颗芯片的研发耗资10亿美元,由1000人团队历时2年自主研发完成-4。不仅是“中国主流芯片中研发制造水平最接近世界一流的高端存储芯片”,更实现了中国存储芯片“零”的突破-4。
当时国际大厂的第一代3D闪存大多是24层堆叠,而武汉新芯3D NAND 2017年推出的产品直接达到32层堆叠,起步水平并不低-2。
什么是3D NAND闪存?传统闪存芯片是平面的,相当于地面停车场;而三维闪存芯片是立体的,就像是立体停车场-1。
在相同的“占地面积”下,立体芯片能够容纳更多数据量。武汉新芯2017年成功研发的32层三维闪存芯片,正是通过垂直堆叠存储单元的方式,大幅提升了存储密度。
与之前主要生产的NOR闪存相比,NAND闪存技术难度更高,但具有更高的存储密度和更低的成本-2-10。
武汉新芯在这方面的技术来源是飞索半导体(Spansion)公司,通过消化吸收再创新,最终实现了自主生产-10。
2017年不仅是武汉新芯技术突破之年,也是其商业上的转折点。在连续多年亏损后,武汉新芯在2017年首次成功实现扭亏为盈-7。
这一方面得益于全球半导体市场的景气,另一方面也归功于公司技术实力的提升和产品结构的优化。
在NOR Flash领域,武汉新芯的市场地位不断巩固,截至2017年年底,其NOR Flash晶圆出货量已经超过75万片,覆盖从消费类到工业级乃至汽车规范的全部市场-7。
2017年的技术突破也为后续发展奠定了基础。2020年,基于同样技术路径的128层QLC 3D NAND闪存在武汉研发成功,达到全球主流产品水平-1。
从32层到128层,武汉新芯及其后继者长江存储用短短三年时间,实现了中国三维存储芯片技术的重要跨越-1。
当那颗32层的3D NAND闪存芯片在2017年通过最终测试时,武汉新芯的工程师们深知,这只是一个开始。随后的2018年第四季度,这款芯片在一号芯片生产厂房投入量产-4。
长江存储首席执行官杨士宁站在全新的生产线上,看着机器臂精准地搬运着晶圆,他知道这背后是240亿美元的投资,是数千名研发人员日夜奋战的结果-1-4。
从2017年到2026年,武汉新芯开创的中国三维闪存之路仍在延伸,而最初的那颗32层芯片,像一颗种子,已在中国的芯片土壤中生根发芽,向上生长。
网友“科技先锋”提问: 武汉新芯2017年研发的32层3D NAND闪存,和国际大厂相比当时处于什么水平?这个差距后来是怎么缩小的?
回答: 这个问题问得很有针对性!2017年武汉新芯推出32层3D NAND时,国际领先企业如三星已经在量产64层甚至研发96层技术了-7。表面上看我们落后了一代,但实际上,国际大厂的第一代3D NAND也大多是24层,32层在当时仍算主流产品-2。
关键在于追赶速度。武汉新芯没有满足于32层的突破,而是持续投入研发,2019年就实现了64层3D NAND闪存量产,2020年更是一举推出128层QLC技术-1-4。
特别值得一提的是Xtacking架构创新,这项技术将NAND传输速率提升至与DDR4内存相当的水平,同时实现业界领先的存储密度-4。这种架构创新帮助中国闪存技术实现了“弯道超车”,而不仅仅是层数上的追赶。
网友“江城记忆”提问: 作为武汉人,我很关心这个项目对当地的影响。武汉新芯这个项目到底给武汉带来了什么变化?
回答: 老乡你好!武汉新芯项目对咱们武汉的影响是全方位的。首先就是高端制造产业的落地。这个总投资240亿美元的项目是当时中部地区第一条12英寸集成电路生产线,直接带动了整个产业链在武汉的集聚-7-10。
就业和人才培养方面更是显著。长江存储建设国家存储器产业基地就需要约1万个工程师,这为本地高校毕业生提供了大量高技能岗位-7。
华中科技大学还专门成立了“华科长江存储班”,定向培养半导体人才-7。技术溢出效应也不容小觑,一个芯片制造厂会吸引上百家上下游企业配套,形成产业集群。
从城市竞争力来看,武汉通过这个项目确立了在中国芯片产业版图上的重要地位,从“钢的城”向“芯的城”转型多了一个重量级筹码。
网友“存储爱好者”提问: 我注意到后来长江存储取代了武汉新芯成为焦点,这两者到底是什么关系?武汉新芯2017年的技术突破对长江存储后来的发展有什么贡献?
回答: 你观察得很仔细!这两家企业的关系是这样的:2016年7月,紫光集团收购了武汉新芯多数股份,在此基础上成立了长江存储技术公司-6。可以理解为长江存储是“升级版”的武汉新芯,继承了武汉新芯的厂房、设备和技术团队。
武汉新芯2017年的32层3D NAND闪存研发成功,为长江存储后续发展奠定了坚实基础。这不仅是技术积累,更重要的是证明了自主创新的可行性。
长江存储后来量产的32层、64层乃至128层3D NAND,都是在武汉新芯2017年突破的基础上发展起来的-1。
特别值得注意的是,武汉新芯在NOR Flash领域的持续深耕,为长江存储提供了稳定的现金流和技术迭代平台-6。这种“以老养新”的模式,帮助长江存储度过了初创期最困难的阶段。2017年的那次突破,就像一颗火种,点燃了中国三维闪存技术的整个火炬传递过程。