按下手机快门,一张高清照片瞬间存储,这背后是长江存储用数百层芯片堆叠技术搭建的数据大厦,正悄然改变全球存储格局。

过去,存储芯片是平面的,相当于地面停车场;而三维闪存芯片是立体的,就像是立体停车场-8。同样“占地面积”下,立体芯片能够容纳更多倍数据量。

长江存储的3D NAND FLASH技术就像是在微观世界里盖高楼,从32层、64层一路发展到如今的200层以上-2-8


01 技术基石

长江存储自主研发的Xtacking架构,看上去像一个由无数根罗马柱支撑起的宫殿-8

这项技术的核心在于在两片独立的晶圆上分别加工外围电路和存储单元-8。这种设计允许选择更先进的逻辑工艺,从而提高I/O接口速度-4

当两片晶圆各自完工后,只需要一个处理步骤就可通过数十亿根垂直互联通道将两片晶圆键合-8

相比传统3D NAND架构,Xtacking可带来更快的传输速度、更高的存储密度-8

02 发展跨越

2019年,长江存储宣布开始量产基于Xtacking架构的64层256Gb TLC 3D NAND闪存,这是我国自主研发生产的首款64层3D NAND闪存-8

短短几年后,长江存储已经突破了200层3D NAND技术,成功自主研发并小规模量产超过200层的3D NAND闪存芯片-2

2025年,长江存储的第五代3D TLC NAND正式投产,采用294层堆叠架构,接口速度达到3600MT/s-3

从32层到近300层,长江存储在堆叠层数上实现了快速追赶,某些技术指标已经接近国际领先水平。

03 性能突破

最新一代长江存储的3D NAND FLASH产品X4-9070基于晶栈4.0技术,具备行业领先的存储密度和I/O传输速度-1

这一产品的I/O传输速度达到3600MT/s,相比上一代产品提升50%-1。更令人印象深刻的是其存储密度相比上一代产品提升了36%-1

长江存储的3D NAND FLASH还采用了创新的6-plane设计,相比传统4-plane设计,性能提升50%以上,同时功耗降低25%-6。这种设计使得不同平面中的读取操作对每个平面内正在读取的位置没有任何限制,显著提高了随机读取吞吐量-4

04 量产挑战

尽管技术不断进步,长江存储仍面临量产挑战。2022年底被美国列入实体清单后,公司无法取得美系先进晶圆制造设备-3

作为应对,长江存储正在推动一条全国产设备试验生产线,预计于2025年下半年开始试产-3

这条试验线是中国芯片设备自主化的重要试金石-3。一旦成功,将有助于长江存储扩大规模量产的可能性,并朝向100%设备国产化迈进-3

长江存储设备国产化率已达45%,领先中国平均水平-7。但先进曝光设备仍依赖进口,是量产瓶颈-5

05 市场雄心

长江存储计划到2026年底挑战全球NAND Flash产量的15%-3。公司预计2024年底将月产能提升至13万片,2025年增产至15万片-3

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-3

在国内市场,长江存储同样雄心勃勃,计划实现在中国内需市场超过30%市占率-3

长江存储正加快半导体设备的国产化进程,逐步减少对海外供应商的依赖-9


长江存储计划到2026年将全球市场份额提升至15%-3,同时在中国本土市场占领超过30%的份额-3

随着长江存储首条全国产设备试验线在今年下半年试产,一条完全基于中国技术的3D NAND闪存产业链正在形成-5

当全球消费者选购下一部手机或笔记本电脑时,可能不会意识到,其中快速读写数据的核心组件,或许正来自武汉长江畔那座不断“长高”的数据大厦。