一面是美国出口管制的铜墙铁壁,一面是全球存储巨头虎视眈眈的市场,长江存储硬是在这夹缝中,用一片片比发丝还薄的芯片垒起了自己的技术高塔。

长江存储第五代3D TLC NAND闪存X4-9070基于晶栈®Xtacking® 4.0技术,I/O传输速度达到3600MT/s,相比上一代产品提升50%-8。这一技术突破不仅体现在纸面参数上,更标志着中国在高端存储芯片领域迈出了实质性步伐。


01 逆流而上

自2022年底被美国商务部列入实体清单后,长江存储面临的处境可谓“前有堵截,后有追兵”。根据美国相关规定,禁止美系企业向中国输出可制造128层堆叠以上3D NAND Flash的设备-1

长江存储不仅无法取得美系先进晶圆制造设备,还面临着全球存储市场的激烈竞争。但他们没得选择,只能迎难而上。

在市场分析师的评估中,若长江存储能将月产量提升至20万片,将具备影响全球NAND Flash价格走势的话语权-1

这条被外界视为“不可能”的路径,反而激发了长江存储背水一战的决心。国内存储市场的巨大需求与国产化替代的迫切性,共同构成他们必须跨越的技术鸿沟。

02 技术破局

长江存储的技术突围并非一蹴而就。他们自主研发的Xtacking架构,采用独特的“阵列-逻辑分离”设计,通过晶圆对晶圆的混合键合技术,实现了高性能与高密度的结合-2

在最新的Xtacking 4.0版本中,铜-铜直接键合的对准精度被提升至次微米级别。这一技术突破不仅优化了信号传输路径,还显著减薄了芯片厚度-2

值得关注的是,长江存储267层3D NAND TLC芯片已经实现规模化量产-2。这标志着他们在高堆叠层数技术上取得了实质性进展,尽管当前仍面临着美国出口管制等外部限制。

技术细节上,通过精细调控模厚工程与垂直通道孔设计,芯片通道孔数被巧妙设定为16个,垂直通道间距则精确控制在132纳米,从而在高密度与制程可控性之间找到了平衡点-2

03 量产突围

产能扩张是长江存储面临的另一大挑战。根据国外科技媒体报道,长江存储预计2024年底将月产能提升至13万片,更计划至2026年底挑战全球NAND Flash产量的15%-1

为了实现这一目标,长江存储正推动一条全国产设备试验生产线,作为规避美国制裁的方式之一。这条仅完全依赖国产工具的试验线,预计于2025年下半年开始试产-1

在量产工艺上,长江存储创新性地引入“无阶梯式字线接触”结构,大幅降低了制程复杂度,并有效减少了边缘面积的浪费-2。这一设计为迈向300层以上的技术高峰铺平了道路。

产能扩张同时伴随着产品线的丰富。长江存储计划在2025年稍晚推出3D QLC X4-6080,可能延续294层堆叠,至2026年量产2TB 3D TLC X5-9080与3D QLC X5-6080,后者将支持4,800MT/s高速接口-1

04 市场卡位

长江存储3D NAND量产不仅改变了技术格局,也正在重塑全球存储市场生态。曾经国外闪存厂商经常出现的“自燃”、“失火”、“停电”而趁机涨价的现象,现在已经鲜有发生-7

在消费级市场,长江存储的产品已广泛应用于智能手机、平板电脑和笔记本电脑。随着5G手机的普及和AI功能的集成,3D NAND技术显著提升了应用加载速度和多任务处理能力-3

企业级市场成为长江存储发力的另一个重点。PBlaze6 6541系列企业级SSD采用长江存储最新一代Xtacking 3D NAND闪存,提供高达1100K IOPS 4K随机读性能-9

汽车电子领域对存储芯片的需求快速增长,主要应用于自动驾驶辅助系统和车载信息娱乐系统-3。长江存储的3D NAND技术能够满足高耐久性和高存储密度的需求,在极端温度下维持性能稳定。

边缘计算与物联网设备需要本地数据处理和分析能力,长江存储的3D NAND技术为工业传感器、智能摄像头等设备提供了高密度、节能的存储解决方案-3


随着长江存储产能的稳步提升,一条仅采用国产设备的试验生产线正在紧锣密鼓地建设中-6。这家中国存储企业正试图在全球半导体产业版图中刻下自己的坐标。

未来,当全球消费者拆开电子产品,看到里面搭载的可能是长江存储的芯片时,这场从零到一的技术突围战,才算真正取得了阶段性胜利。毕竟在半导体行业,市场占有率才是最有力的话语权。

月产能13万片、15万片直至20万片——长江存储3D NAND量产的每一个数字提升,都在向全球市场宣告:技术封锁的围墙再高,也挡不住自主创新的步伐-1


网友提问与回答

网友“芯想事成”:Xtacking 4.0技术到底牛在哪里?和传统3D NAND技术相比有什么不同?

答:Xtacking 4.0技术确实是长江存储的“独门绝技”,它最大的创新在于采用了“阵列-逻辑分离”的设计思路。简单来说,传统3D NAND就像在一张纸上既画画又写字,空间利用效率有限;而Xtacking技术则是把画画和写字分别放在两张纸上,然后再精密地粘合在一起-2

这样做的好处可多了:第一是能选择更先进的逻辑工艺,让NAND获取更高的I/O接口速度,最新一代产品接口速度达到3600MT/s,比上一代提升50%-8;第二是外围电路可以放在存储单元上面,节省了约25%的芯片面积-7;第三是铜-铜直接键合的对准精度达到次微米级别,信号传输更快更稳定-2

这种架构让长江存储在制造工艺受限的情况下,依然能够实现高性能和高存储密度,可以说是“用架构创新弥补工艺差距”的典范。

网友“存储观察家”:全国产设备生产线进展如何?真能完全摆脱对外国设备的依赖吗?

答:你提到了一个非常关键的问题!长江存储确实在武汉建设一条仅采用中国制设备的试验生产线,预计2025年下半年开始试产-1。这是应对美国对128层以上堆叠技术设备出口管制的直接对策。

但说实话,要“完全摆脱”依赖目前还面临挑战。根据外资报告,长江存储设备国产化率已达到45%,领先中国平均水平-6。国内供应商如中微公司、北方华创等已经具备一定实力,能够提供部分核心设备。

真正的瓶颈在于先进曝光设备,特别是极紫外光刻(EUV)设备,中国与国际先进水平仍有差距-1。这就好比做一桌大餐,主食、配菜都能自给自足,但最核心的那味调料还得进口。

不过这条试验线的意义非常重大,它是中国芯片设备自主化的“试金石”。一旦成功,将有助于长江存储扩大规模量产的可能性,并朝着100%设备国产化迈进-1

网友“市场分析师”:长江存储的扩张对全球存储芯片市场会产生什么影响?我们消费者能受益吗?

答:长江存储的产能扩张确实正在改变全球存储市场的游戏规则。根据市场分析,如果长江存储月产量能提升至20万片,将具备影响全球NAND Flash价格走势的话语权-1。这对我们消费者来说绝对是个好消息!

最直接的受益就是价格更稳定。你可能还记得几年前,每当国外存储大厂工厂出事(火灾、停电等),闪存价格就应声上涨的日子-7。随着长江存储等中国厂商的崛起,这种“事故性涨价”的现象已经少多了。

消费者有了更多选择。搭载长江存储闪存的固态硬盘已经上市,像PC450这样的产品在性能上可圈可点,采用单面PCB设计,散热表现出色-5

长期来看,竞争加剧会迫使所有厂商加大创新投入,推出更高性能、更低价格的产品。根据长江存储的规划,到2026年他们将量产支持4800MT/s高速接口的2TB产品-1,技术迭代的速度会更快,最终受益的当然是我们消费者。