在长江存储武汉工厂的洁净车间里,一块块闪存晶圆正经历着精密测试,良率数字的每一次微小提升,背后都是中国存储芯片自主化道路上的一大步。

“我们128层QLC已经准备量产,TLC良率做到相当水准。”2021年中国闪存市场峰会上,长江存储首席运营官程卫华的简短发言引发了行业内外关注-2-5-7

这句“相当水准”的表述背后,是长江存储从技术追赶到良率提升的曲折旅程。


01 技术突破

在半导体行业,尤其是在3D NAND领域,层数越高通常意味着技术越先进,但生产的复杂性和良率挑战也越大。长江存储从32层起步,到64层,再到128层,每一步都是技术上的突破-2

截至2021年9月,长江存储64层闪存颗粒出货量已超过3亿颗,这个数字不仅代表了产量,也间接反映了良率的提升-2-5

良率是芯片制造中的生命线。一颗芯片从硅片到最终产品,需要经过数百道工序,每一道工序都可能有损耗。

长江存储3D NAND良率的改善,让成本控制成为可能,这使得他们的产品在国际市场上具有更强的竞争力。良率直接关系到产品的稳定供应能力,是赢得客户信任的关键因素。

02 架构创新

Xtacking架构的独特设计,将存储单元和外接电路分别加工,然后通过键合工艺连接,这种创新大幅提升了芯片性能和密度-1-3

这一架构对良率有直接影响——分开制造降低了工艺复杂度,理论上可以提高每部分的良率。混合键合技术的进步不仅提高了比特密度,也帮助提升了良率和性能,同时降低了成本-6

长江存储在232层QLC芯片上达到了19.8 Gb/mm²的比特密度,这是目前商用NAND产品中的最高水平-6。高比特密度意味着在同样面积的芯片上可以存储更多数据,这也是衡量3D NAND技术先进性的关键指标之一。

03 追赶之路

与国际巨头相比,长江存储的技术追赶速度令人瞩目。当三星、美光已经量产176层产品时,长江存储正全力推进128层产品的量产-5

据TechInsights分析,长江存储已成为首批批量生产第5代3D NAND的企业之一,在270层级别上实现了1TB容量的三重位单元-8

尽管技术上仍存在差距,但长江存储正在迅速缩小这一差距。他们的最新产品层数已达270层,虽然仍低于三星电子的286层和SK海力士的321层,但进步显著-8

更令人惊讶的是,长江存储的QLC闪存寿命达到了4000次P/E循环,是上代产品的4倍,甚至超过了常规MLC闪存-1-4。这一突破直接反映了工艺成熟度和良率水平的提升。

04 市场突破

2023年,长江存储技术突破再次受到关注。TechInsights在一款消费电子产品中发现了长江存储制造的232层QLC 3D NAND芯片-6

这是业内首个具有超过200个活跃字线的四层存储单元3D NAND芯片-6。这一发现证明,尽管面临各种外部挑战,长江存储仍在坚持开发先进技术。

市场研究公司Omdia的数据显示,长江存储的NAND闪存产量预计将从2024年的121万片增长至2025年的151万片-8。这一增长将可能使长江存储超越美光,后者在NAND闪存领域年产量约为130万片-8

与此同时,三星和SK海力士等传统巨头为了应对市场价格下滑,反而在减少NAND闪存产量-8。这种行业动态为长江存储提供了扩大市场份额的机会。

05 持续挑战

对于长江存储而言,良率问题仍然是需要持续攻克的难题。工艺的稳定性和一致性是大规模生产的关键,也是衡量一家芯片制造企业成熟度的重要标准。

长江存储最新发布的QLC闪存产品在不同应用场景下的寿命表现不一,企业级产品可以达到4000次P/E循环,而消费级产品则为2000次左右-1。这一差异反映了在不同质量标准下,良率与性能之间的平衡。

长江存储自有品牌的首款QLC产品——致态Ti600,其P/E循环估计约为600次-1。这个数字与高端产品有明显差距,但也体现了针对不同市场需求的产品分级策略。


当全球存储芯片巨头宣布减产之际,长江存储却计划将其2025年的NAND闪存产量提升至151万片的历史高位-8。随着长江存储在200层以上高级3D NAND闪存芯片良率持续提升,其产品正悄然进入更多消费电子产品中。

长江存储武汉工厂的生产线上,精密机械臂快速而精准地操作着。工程师们每天面对着成千上万的测试数据,每一个微小的良率提升,都是中国芯片自主化道路上的重要一步。

问答:关于长江存储3D NAND的常见疑问

问题一:普通用户真的能感受到长江存储良率提升带来的变化吗?

当然能感受到,而且是实实在在的变化。首先最直接的影响就是价格,良率提升意味着生产成本降低,这部分成本节约最终会反映在产品价格上。现在市场上采用长江存储颗粒的SSD,性价比相当突出。

然后是产品质量和可靠性,良率提升意味着产品一致性和稳定性更好。你买到的固态硬盘寿命会更长、性能更稳定。长江存储最新的QLC闪存企业级产品能做到4000次P/E循环-1,这个水平已经超过了传统MLC闪存,寿命表现相当亮眼。

最后是产品选择丰富度,随着长江存储产能和良率提升,市场上会有更多采用国产存储芯片的产品供你选择。从消费级到企业级,从固态硬盘到嵌入式存储,选择面更广了。

问题二:长江存储的SSD和国外品牌相比,到底值不值得买?

这个问题得分几个方面看。如果你追求极限性能和品牌溢价,国际大牌旗舰产品可能仍有优势。但如果你看重性价比和实用性能,长江存储相关的SSD产品绝对值得考虑。

从技术指标看,长江存储最新的232层QLC芯片比特密度达到了19.8 Gb/mm²,这是目前商用NAND产品中的最高水平-6。这意味着在同样大小芯片上能存储更多数据。

从实际产品看,采用长江存储颗粒的固态硬盘在连续读写速度、随机读写性能上已经达到了主流水平,完全能满足绝大多数用户的需求。而且国产闪存的寿命表现也在快速进步,最新的QLC闪存寿命相比上代提升了4倍-1

更重要的是,国产存储芯片的发展打破了国外垄断,给了消费者更多选择,也促使整个市场价格更加合理。从这个角度说,支持国产存储芯片不仅是对产品的选择,也是对产业发展的支持。

问题三:长江存储良率提升对普通消费者有什么长远影响?

这种影响是深远且多层次的。短期内,你会看到更多高性价比的存储产品。长江存储计划在2025年将产量提升至151万片-8,更多产能意味着更充足的市场供应。

中期来看,存储芯片价格将更加稳定合理。过去存储芯片市场被少数几家国际巨头垄断,价格波动大。长江存储等中国企业的崛起,增加了市场供应方,使价格更加市场化。

长期而言,这关系到整个数字经济的成本基础。存储芯片是数字时代的“石油”,几乎所有电子设备都需要它。国产存储芯片良率和产能的提升,意味着中国数字经济的基础更加牢固,不会因为国际供应链波动而受到太大影响。

另外,国产存储芯片的进步也会刺激国际厂商加快创新步伐,最终受益的是全球消费者。市场竞争从来都是推动技术进步的强大动力,在这个领域也不例外。