看着手里小巧的U盘瞬间传输几十GB的文件,武汉光谷长江存储实验室里,工程师们正通过显微镜观察着不到芝麻大小的芯片上3665亿个存储单元的精密结构-9。
这些精密的3D NAND闪存芯片,正来自清华紫光旗下长江存储的创新实验室。想象一下,三年前你可能用的还是国外品牌的固态硬盘,如今国产存储产品已经悄悄进入市场,价格更实惠的同时性能也不输国际品牌。

时间倒回2016年,全球NAND闪存市场几乎被三星、镁光、SK海力士和东芝几家国际大厂垄断-10。那时,中国企业想要获取高端存储芯片,要么支付高昂价格,要么面临供应不稳定的风险。

就是在这样的背景下,清华大学旗下的高科技企业紫光集团做出了一个大胆决定:投资存储芯片业务-3。
2016年底,长江存储的武汉基地开始建设,这标志着中国集成电路存储芯片产业在规模化发展上实现了“零”的突破-10。
你可能不知道,最初的起步有多么艰难。当时国际大厂已经在研发64层甚至96层堆叠的3D NAND技术,而中国在这个领域几乎是一片空白。
我记得一位参与早期研发的工程师曾私下说:“我们连最基础的32层堆叠都还没搞明白,别人已经在研究更高层的堆叠技术了,这种差距真的让人焦虑。”
面对技术上的巨大差距,长江存储并没有选择简单的跟随策略,而是走上了一条自主创新的道路。
2018年,长江存储成功量产32层3D NAND产品,成为中国大陆首家具备3D NAND生产能力的内资厂商-3。随后,长江存储推出了自主研发的Xtacking架构,这项技术真的可以说是颠覆性的创新。
Xtacking架构的工作原理相当巧妙,它就像是用无数根罗马柱支撑起的宫殿-10。这项技术能够在两片独立的晶圆上,分别加工外围电路和存储单元,当两片晶圆各自完工后,通过数十亿根垂直互联通道将它们键合在一起-10。
这项技术的优势显而易见。相比传统3D NAND闪存架构,Xtacking可带来更快的传输速度、更高的存储密度和更短的产品上市周期-10。
2019年9月,长江存储宣布开始量产基于Xtacking架构的64层256Gb TLC 3D NAND闪存芯片-7。这是中国首款64层3D NAND闪存芯片,也是全球首款基于Xtacking架构设计并实现量产的闪存产品-10。
消息一出,整个行业都为之震动。要知道,从32层到64层,绝不仅仅是简单的数字翻倍。
如果把存储芯片比作大楼,32层芯片就像一栋32层的楼房,里面有640亿个“房间”;而64层芯片则可以容纳的数据量几乎是几何级数增长-10。
更令人振奋的是,2020年4月,长江存储宣布128层QLC 3D NAND闪存研发成功-9。这颗不到芝麻大小的芯片里,竟然包含了3665亿个存储单元-9。
这里的QLC是比TLC更先进的技术形态,TLC的每个存储单元可存3bit数据,而QLC的每个存储单元能存4bit数据-9。这项突破使单颗芯片的存储容量达到了惊人的1.33Tb,相当于1362Gb-9。
随着技术的突破,清华紫光3D NAND处理器开始赋能整个存储产业链。2018年,紫光存储推出全系列高性能闪存产品,覆盖从移动终端存储到数据中心云平台企业级存储的完整产品线-5。
这意味着中国国产闪存产品首次实现了从端到云的完整覆盖-5。
2025年,紫光闪芯发布新一代企业级SATA SSD E1200产品系列,实测顺序读取性能达550MB/s,顺序写入性能达530MB/s-2。这款产品采用国产化设计,控制器、NAND颗粒、DRAM等核心器件全部实现自主可控-2。
在可靠性方面,E1200产品系列表现同样出色,其不可纠错位比率低于1e-17,平均失效间隔时间可达250万小时-2。
这些产品不仅性能强劲,而且完全支持国产化平台,包括海光、鲲鹏、飞腾、龙芯、申威、兆芯等,同时还支持麒麟、统信等国产操作系统-2。
长江存储的技术突破很快转化为了市场成果。截至2020年末,长江存储取得全球接近1%的市场份额,成为六大国际原厂以外市场份额最大的NAND晶圆原厂-3。
市场研究机构集邦科技预计,到2023年,长江存储在全球存储芯片市场的份额占比将会超过10%-3。
在产品评测中,搭载紫光3D NAND处理器的固态硬盘表现不俗。以紫光存储S100固态硬盘为例,基准测试显示其持续读取性能达到562MB/s,写入性能也达到了450MB/s-6。
可能有人会问,这些国产存储产品到底靠不靠谱?从技术参数来看,它们已经达到了主流水平,而且在价格上更有优势。
面向未来,清华紫光在存储技术领域的布局更加清晰。除了继续提升3D NAND的堆叠层数,紫光集团还在探索更多创新技术。
你知道吗?紫光国芯已经研发出三维堆叠DRAM技术,通过逻辑晶圆与DRAM晶圆的3D集成,实现每秒数十TB的访存带宽,访存功耗较传统方案降低60%-4。
这项技术在2025年11月获得了“中国芯”年度重大创新突破产品奖-4。
紫光国芯还计划投入营收的20%研发6G NTN(非地面网络)存储芯片,实现空天地一体化通信数据缓存-4。同时,他们也在开发基于ReRAM的存算一体架构,目标在2026年推出原型产品-4。
长江存储的工程师们依然在武汉光谷的实验室里忙碌着,显微镜下那些不到芝麻大小的芯片上,密密麻麻排列着数千亿个存储单元-9。
从2018年在美国硅谷首次公开32层3D NAND产品,到2025年推出性能强劲的企业级SSD产品-1-2。不到十年时间,中国存储产业从几乎空白发展到全球市场的重要参与者。
如今当你选购固态硬盘时,可能会发现国产品牌已经悄然出现在选项中。价格标签旁的技术参数,讲述着中国工程师们攻克的一个个技术难关。
网友“存储小白”问: 我想买一个固态硬盘,看到市场上有些国产的牌子用的就是长江存储的颗粒,想问一下这些国产颗粒的质量和性能到底怎么样?值不值得购买?
回答这位朋友的问题,我非常理解你的顾虑。毕竟存储设备关系到数据安全,谁都不想买了用几个月就出问题。
从质量角度来看,长江存储的3D NAND芯片已经通过了严格测试。就拿他们2019年量产的64层3D NAND来说,这是全球首款基于Xtacking架构的量产闪存产品,拥有同代产品中最高的存储密度-10。Xtacking架构有个很大的优势,就是能够显著提升产品性能,同时缩短开发周期-10。
在性能表现上,搭载紫光存储颗粒的产品已经达到了市场主流水平。例如紫光存储S100固态硬盘在测试中,持续读取性能达到562MB/s,写入性能达到450MB/s-6。2025年紫光闪芯推出的企业级SSD E1200系列,实测顺序读取性能更是达到550MB/s,顺序写入性能达530MB/s-2。
更让人放心的是,这些国产存储产品在可靠性方面做了很多工作。E1200产品系列采用3D TLC NAND搭配智能磨损均衡技术,不可纠错位比率低于1e-17,平均失效间隔时间可达250万小时-2。
从价格角度看,国产存储产品通常比同类国际品牌更有优势,性价比很高。我的建议是,如果你是一般家用,完全可以考虑国产存储产品;如果是极其重要的数据存储,可以选择国产的企业级产品,它们的可靠性设计更完善。
网友“科技爱好者”问: 我一直关注芯片技术,看到文章中提到Xtacking架构很厉害,能不能通俗地解释一下这个技术到底牛在哪里?和国际大厂的技术有什么不同?
很高兴你对技术细节感兴趣!Xtacking架构确实是长江存储的核心创新,我尽量用通俗的方式解释一下。
你可以把传统的3D NAND制造想象成在一张纸上既画电路又做存储单元,而Xtacking架构则是把这两项工作分开在两片晶圆上进行,最后再像搭积木一样把它们精密地结合在一起-10。
这样做有几个明显的好处:第一,提高了生产效率,因为电路和存储单元可以并行加工;第二,提升了存储密度,Xtacking架构能够实现比传统架构更高的存储密度-10;第三,加快了产品迭代速度,能够更快地响应市场需求。
与国际大厂的技术相比,Xtacking架构最大的不同在于它采用了晶圆键合技术。传统3D NAND是在同一片晶圆上逐层堆叠存储单元,而Xtacking是先将外围电路和存储单元分别做好,再通过数十亿根垂直互联通道将它们连接起来-10。
这种设计让长江存储能够在技术上实现“弯道超车”。2019年他们量产的64层3D NAND就是基于这一架构,当时这是全球首款采用这种设计并实现量产的闪存产品-10。
网友“产业观察者”问: 我比较关心国产芯片产业的整体发展,想知道像长江存储这样的企业在全球存储市场到底处于什么位置?未来几年有没有可能和国际巨头正面竞争?
你这个问题问得非常到位,这也是很多产业观察者关注的焦点。从当前全球存储市场格局来看,长江存储已经取得了令人瞩目的进展。
截至2020年末,长江存储已经取得了全球接近1%的市场份额,成为六大国际原厂以外市场份额最大的NAND晶圆原厂-3。市场研究机构集邦科技曾预测,到2023年,长江存储在全球存储芯片市场的份额占比将会超过10%-3。
从技术发展速度看,长江存储的进步非常快。他们从2018年底量产32层3D NAND,到2019年9月量产64层3D NAND,再到2020年研发成功128层QLC 3D NAND,技术迭代速度相当可观-9-10。
在国际竞争方面,长江存储采取的是差异化创新策略。他们不是简单模仿国际大厂的技术路径,而是自主研发了Xtacking架构,这在全球范围内都是独特的技术路线-10。
未来几年,随着长江存储产能的进一步提升(他们规划产能达到30万片/月)-3,以及技术的持续创新,完全有可能在国际市场上与国际巨头展开正面竞争。特别是在中国市场,随着国产化替代进程加速,长江存储等国内企业将有更多机会。
当然,也要清醒地认识到,国际存储巨头在技术积累、专利布局和市场渠道方面仍有优势,中国存储企业要实现全面超越还需要时间和持续投入。