一块小小的芯片,正承载着国产存储从技术追赶到局部领先的跨越,而它背后的故事远比层数增长的数字更加激动人心。

长江存储的Xtacking架构通过将存储单元与外圈电路分开制造再键合,解决了传统3D NAND因电路占用空间而限制性能的问题-1

这一创新让长江存储在2025年成功研发并小规模量产超过200层的3D NAND闪存芯片,其性能与功耗比已具备对标国际大厂的实力-2


01 技术突围

闪存技术正经历一场从平面到立体的革命。传统的二维闪存技术通过不断缩小制程尺寸提升存储密度,但当制程达到物理极限时,单元间的串扰问题成为难以逾越的障碍-9

长江存储的工程师们选择了一条与众不同的技术路线。他们研发的晶栈架构彻底改变了游戏规则,不再将存储单元和外圈电路挤在同一片晶圆上,而是让它们“分居两地”各自优化,最后通过精密键合技术融为一体-1

这种创新架构的妙处在于解放了设计空间。外圈电路可以专注于高速运算,存储单元则追求极致密度,二者结合后产生的协同效应,使得长江存储的3D NAND产品在性能和成本间找到了黄金平衡点-1

长江存储量产出货的基于Xtacking 4.0架构的294层3D NAND就是这一技术路线的最新成果-4

02 行业应用广度

3D NAND的应用范围已渗透到数字生活的各个角落。在智能手机和平板电脑领域,这项技术已成为核心存储组件,支撑着高清视频、大型游戏和复杂应用的流畅运行-2

随着5G和AI功能的普及,设备对存储速度和容量的需求呈指数级增长,而这正是3D NAND大展身手的舞台。

进入企业级市场,数据中心和云计算领域对存储技术的要求更为苛刻。AI训练和大数据分析需要处理海量数据,传统存储架构难以应对这种高密度、高频率的访问模式-2

长江存储的3D NAND闪存通过提高存储密度和性能,为这些数据密集型工作负载提供了强有力的支持。

汽车电子领域的变革同样引人注目。自动驾驶辅助系统和车载信息娱乐系统对存储器的要求极为特殊,既需要高耐久性和高存储密度,又必须在极端温度环境下保持稳定性能-2

3D NAND技术恰好满足了这些看似矛盾的需求,为智能汽车的普及铺平了道路。

03 市场与竞争现状

国际舞台上,存储巨头间的技术竞赛从未停歇。铠侠与闪迪联手推出的第十代3D NAND技术实现了4.8Gb/s的NAND接口速度-3,而SK海力士更是率先量产了321层1TB TLC 4D NAND闪存-6

这些技术进步为整个行业树立了新的标杆,也展示了存储技术向更高密度、更高速度发展的明确趋势-6

国内市场中,长江存储虽然在全球储存市场营收占比不到5%-8,但其技术突破带来的影响远超过这个数字所能体现。国产存储技术的进步打破了长期以来国外厂商的垄断局面,使得中国消费者能够以更合理的价格获得高质量存储产品-8

特别是在全球疫情期间NAND需求暴增,各大厂商扩产后又遭遇市场低迷,导致产能过剩价格下跌的特殊时期,长江存储的技术突破为市场带来了新的变数-8

从技术路线来看,全球3D NAND已形成多种架构并存的格局。三星的V-NAND、铠侠与西部数据的BiCS、英特尔与美光的CuA、SK海力士的4D PUC以及长江存储的Xtacking,每种架构都有其独特的技术优势和市场定位-7

这种多样性既促进了技术创新,也为不同应用场景提供了更多选择。

04 未来技术挑战

随着人工智能与大数据时代的全面到来,3D NAND闪存技术正面临前所未有的挑战与机遇。

存储密度、容量、成本和可靠性这四个维度上的要求被同时提高,推动着技术向更高层次发展-9

堆叠层数的增加带来了新的物理挑战。当3D NAND的层数达到176层时,垂直NAND串的高度已经达到12微米-7

随着层数继续增加至300层以上,如何控制晶圆翘曲、确保工艺均匀性、维持信号完整性成为亟待解决的技术难题。

接口技术的演进同样关键。从PCIe 4.0到5.0再到6.0,接口带宽的每一次提升都对NAND闪存的内部架构提出更高要求-4。长江存储的长存3D NAND需要与这些快速演进的标准保持同步,确保从芯片到系统的完整性能链条不受瓶颈制约。

可靠性与成本之间的平衡艺术越发精妙。QLC和PLC技术的出现使每个存储单元能够容纳更多比特,显著降低了单位存储成本-4。随着每个单元存储状态的增加,数据保持能力和读写寿命面临严峻考验,这对错误校正算法和存储管理策略提出了创新要求-7


随着层数突破300大关,长江存储的3D NAND技术路线图已延伸至肉眼难以想象的微观世界。

Xtacking架构的持续创新使长存3D NAND在信号传输效率和存储密度方面不断突破自我设限-9

从智能手机到数据中心,从智能汽车到边缘计算,这项源自中国的存储技术正悄然改变全球存储产业的竞争格局。当国际巨头纷纷将层数竞争推向新高时,长江存储用独特的架构创新证明,技术的突围之路不止一条。