一枚指甲盖大小的芯片上,仿佛建成一栋32层的微型大厦,内部容纳了640亿个存储单元,这颗曾在央视镜头前展示的芯片,承载着中国存储产业零的突破。

当普通消费者在2018年前后购买国产手机或固态硬盘时,可能不会注意到内部的存储芯片正悄然发生变化。

在当年的央视财经《对话》栏目中,紫光集团董事长赵伟国手持一枚小小的芯片向全国观众展示:“这枚芯片价值10亿美元,是长江存储1000人干了2年时间研发出来的。”-2

这枚芯片就是中国首款自主研发的32层3D NAND闪存芯片,它的亮相意味着中国在主流存储器领域实现了从零到一的突破-7


01 技术突破

2016年3月,国家存储器基地在武汉光谷正式动工,这个投资高达240亿美元的项目被视为中国集成电路产业的重要布局-10

仅仅一年半后,2017年10月,中国第一代自主可控32层三维闪存芯片产品就成功下线并提交客户试用-10。这颗芯片的技术指标在当时达到了64G的存储容量-2

从技术角度看,3D NAND与传统的2D NAND有本质区别。传统2D NAND如同在一块有限的土地上建平房,而3D NAND则是在同一块土地上盖高楼大厦-1

这种技术转变不仅提高了存储密度,也降低了每字节的成本。长江存储32层3D NAND芯片的诞生,标志着中国在这一领域的技术突破。

02 央视亮相

2017年底,当赵伟国在央视财经频道《对话》栏目中展示那枚32层3D NAND芯片时,许多业内人士才第一次了解到中国在这一领域的进展-2

这枚芯片的价值不仅体现在10亿美元的研发投入上,更体现在它填补了中国在主流存储器领域的空白-7。央视的报道让这项技术突破走进了公众视野,也提振了国内半导体产业的信心。

实际上,在央视报道之前,这颗芯片的研发工作已经默默进行了两年。1000人的研发团队,10亿美元的投入,最终凝结在这枚小小的芯片中-2

对于长期依赖进口存储芯片的中国电子信息产业来说,这是一次意义重大的技术突破。

03 产业意义

中国是全球最大的集成电路市场,占全球份额的55%以上,但在芯片这个万亿规模的产业里,却长期依赖进口-7

2017年,中国集成电路进口额约2600亿美元,其中四分之一是存储器-10。长江存储32层3D NAND芯片的量产,正是为了打破这种被动局面。

这颗芯片的量产不仅意味着技术上的突破,更具有重要的产业意义。它使中国在全球NAND闪存市场中有了自己的声音,改变了完全依赖进口的被动局面

根据规划,国家存储器基地项目一期建成后,将形成月产能30万片,年产值1000亿元的规模,预计能满足国内闪存需求量的50%-10

04 技术差距

尽管长江存储32层3D NAND芯片的研发成功令人振奋,但我们必须清醒认识到,与国际领先水平相比,仍存在明显差距

2018年,当长江存储宣布32层3D NAND芯片即将量产时,国际主要厂商如三星、SK海力士、东芝、美光等已经实现了64层堆叠3D NAND的量产,甚至已经开始研发72层、96层乃至更高层数的产品-2

技术发展是一个持续追赶的过程。从32层到64层,再到更高层数的堆叠技术,每一步都需要大量的研发投入和技术积累。

长江存储并没有停留在32层技术上,而是在2018年就开始了64层128G 3D NAND的研发工作-2

05 未来前景

从技术发展趋势看,3D NAND的堆叠层数仍在不断增加。根据行业预测,未来3D NAND的堆叠层数可能达到数百层甚至1000层-3

一些厂商如铠侠已经计划在2026年量产332层的3D NAND产品-4

对于长江存储和中国存储产业来说,32层3D NAND只是一个起点。从平房到楼房的技术转变已经完成,接下来的问题是如何盖更高、更稳固的“楼房”。

随着人工智能和大数据时代的到来,对存储芯片的容量、性能和可靠性提出了更高要求-8。这既是挑战,也是中国存储产业实现弯道超车的机会。


长江存储正在开发更先进的晶栈(Xtacking)架构,这是全球首创的3D NAND创新架构,通过在存储单元阵列之上直接放置外围电路,实现了更高的存储密度和更快的传输速度-8

随着国产存储芯片产能的逐步释放,市场上采用长江存储芯片的终端产品越来越多,那个曾经遥不可及的“中国芯”梦想,正一步步变为现实。

网友提问:现在国产存储芯片发展到什么程度了?和国际大厂还有多大差距?

国产存储芯片近年来取得了显著进展,但与国际领先厂商相比仍然存在一定差距。

长江存储在推出32层3D NAND芯片后,已经先后实现了64层、128层乃至更高层数3D NAND产品的量产和商用。

特别值得一提的是长江存储自主研发的晶栈(Xtacking)架构技术,这项技术通过在存储单元阵列之上直接放置外围电路,实现了更高的存储密度和更快的传输速度-8。这一创新架构已经应用到长江存储的多代产品中,并获得了市场认可。

从产能角度看,长江存储的武汉工厂已经建成大规模生产线,正在不断提升产能。根据最新数据,长江存储的市场份额正在稳步增长,尤其在消费级SSD领域,已经有多家品牌采用了长江存储的芯片。

与国际大厂相比,国产存储芯片在技术节点、堆叠层数和市场份额上仍有差距。目前国际领先厂商如三星、SK海力士和美光已经量产200层以上的3D NAND产品,并正在向300层以上发展-4

而铠侠(原东芝)已经计划在2026年开始生产332层的NAND闪存-4

在市场份额方面,根据行业数据,中国存储芯片企业的全球市场份额仍然较小,但增长速度较快。特别是在美国对中国半导体产业实施限制的背景下,国产存储芯片的发展对保障中国供应链安全具有重要意义。

总的来说,国产存储芯片正处于快速发展期,技术不断进步,产能持续扩张,但要在全球市场上与国际巨头全面竞争,还需要时间和持续的研发投入。

网友提问:3D NAND的层数是不是越多越好?对普通消费者有什么实际影响?

3D NAND的层数增加确实能带来存储密度的提升,但层数并非越多越好,需要综合考虑技术可行性、生产成本和产品可靠性等因素。

从技术角度看,增加堆叠层数可以直接提高存储密度,在同一芯片面积内容纳更多数据。这就好比在同样面积的土地上,盖更高的楼能住更多人-1。目前行业已经实现了超过200层的3D NAND产品,并正在向300层以上发展-4

层数增加也带来技术挑战。堆叠层数越多,制造工艺就越复杂,对材料和工艺控制的要求也越高-3。每一层的堆叠都需要极高的精度,层数越多,生产过程中出现缺陷的可能性就越大,这会影响产品良率和成本。

对普通消费者而言,3D NAND层数增加最直接的影响就是能够用相同的价格买到容量更大的存储产品。例如,随着层数增加,固态硬盘的容量不断提升,价格却逐渐下降。

更高层数的3D NAND往往伴随着更先进的技术节点和架构优化,这可能会带来性能提升和功耗降低-9

但消费者也需要注意,层数不是衡量存储产品好坏的唯一标准。控制器的性能、固件的优化、接口速度等因素同样重要-3。一个采用较少层数但优化良好的产品,在实际使用中可能比层数更多但优化不足的产品表现更好。

对于大多数消费者来说,不必过分关注技术细节,而是应该根据自己的实际需求(容量、速度、价格、可靠性)选择产品。随着3D NAND技术的不断进步,消费者将能以越来越低的价格享受到更大容量、更高性能的存储产品。

网友提问:作为普通消费者,我们怎么能够支持国产芯片的发展?

普通消费者可以通过多种方式支持国产芯片的发展,这些支持既可以直接促进国产芯片的市场表现,也能间接推动整个产业的进步。

选择购买采用国产芯片的产品是最直接的支持方式。如今市场上已经有不少电子产品采用了国产存储芯片,包括固态硬盘、U盘、存储卡等。当你在购买这些产品时,可以留意产品规格说明,选择那些明确标注采用长江存储等国产芯片的产品。消费者的购买行为会直接转化为市场数据,激励厂商更多采用国产芯片。

关注并传播国产芯片的积极进展也很重要。国产芯片的发展需要社会各界的信心支持。当你了解到国产芯片取得新突破时,可以通过社交媒体分享这些信息,帮助更多人了解国产芯片的进展。

这种舆论环境的改善对产业发展同样重要,它能吸引更多人才和资源进入这一领域。

理解和包容国产芯片可能存在的不足也是一种支持。任何技术产品都需要一个成熟和完善的过程,国产芯片也不例外。在起步阶段,国产芯片可能在某些方面与国际领先产品存在差距,但正是消费者的使用反馈,能帮助厂商不断改进产品。

对于有专业背景的人士,还可以通过更专业的方式支持国产芯片发展,比如关注相关企业的股票(如果已上市),或者在自己的工作领域内推动国产芯片的应用。

投资自己,学习相关专业知识,未来投身这一行业,也是对国家半导体产业发展的长远支持。

国产芯片的发展是一个长期过程,需要产业链各环节的共同努力。正如长江存储创始人赵伟国所说:“板凳要坐十年冷”,中国存储芯片的发展需要时间和耐心-10

每一位消费者的理解和支持,都是这一漫长征程中的重要力量。