一粒微尘就能导致整片晶圆报废的精密车间里,中国科研人员正将两片晶圆以小于头发丝百分之一的精度永久键合。

武汉东湖高新区,一座庞大的“芯”城正在崛起。在长江存储三期工地塔吊林立的景象中-2,一家名为武汉新芯的企业正在书写中国3D NAND存储技术的独特篇章。

从2015年首次亮相的9层结构三维存储器件-1,到如今规划中的庞大产能,这条自主创新之路充满了“逼一下,就闯出来了”的武汉精神-2


01 技术突破,从九层起步的自主之路

2015年11月的武汉光博会上,一款特殊的芯片吸引了行业目光。这是中科新芯三维存储器研发中心与武汉新芯合作研发的先进3D NAND型闪存存储器芯片-1

这款具备9层存储结构的三维存储器件,标志着我国首次自主研发的产品级三维存储器工艺流程顺利贯通-1

当时的全球3D NAND市场,三星刚刚克服32层技术,48层的量产情况并不理想-4。武汉新芯的9层突破虽然层次不高,却意味着中国在三维存储领域迈出了从0到1的关键一步。

技术人员回忆道:“当时压力山大,但我们知道这条路必须走。”-4

02 架构创新,Xtacking®的艰难诞生

2016年,国家存储器基地在武汉破土动工,总投资约1600亿元-2。也是在这一年,武汉新芯与长江存储整合,开启了一条没人走过的路。

他们独创的Xtacking®架构,试图将两片晶圆以亚微米级精度永久键合,误差要求小于一根头发丝的百分之一-2。这条路起初充满质疑。

“1000个孔,只通了3个。”实验室里的数据令人沮丧-2。 “没人这么干,你们疯了!”同行和外界的质疑声不绝于耳-2

团队内部也曾动摇,但最终算了一笔账:回头是死路,向前虽万难,却可能为中国拼出一条新路-2

03 国产突围,被“逼出来”的装备自主

再先进的架构,也需要精密装备支撑。Xtacking®技术的物理基石是高精度混合键合装备,这类设备过去几乎全部依赖进口-2

尹周平院士团队为此奋斗了23年。他坦言:“国产化是被逼出来的。”-2早年,他带着技术方案叩响企业大门,得到的回应冰冷直接:“我们不能为一台不成熟的设备,赌上整条产线。”-2

没有应用,就没有迭代;没有迭代,就永远不成熟。国产装备陷入了“不用→不成熟→更不用”的死循环-2

转机随着“卡脖子”的加剧而降临。2022年后,进口通道被斩断,国产替代从“可选项”急转为“生死线”-2

如今,国产设备已在武汉新芯产线稳定运行,性能比肩进口,成本仅其三分之一-2。尹周平指着脚下说:“离得近。”-2地理邻近使得产线需求上午提出,下午便直达研发端,形成了高效协同机制。

04 生态构建,武汉的“芯”城梦想

在湖北江城实验室主任杨道虹的构想中,武汉将成为“世界存储之都”-2。这位曾任长江存储副董事长、武汉新芯董事长的微电子博士,电脑里存着一份《世界存储之都的建设思路与关键举措》的文稿-2

从他的办公室俯瞰,武汉新芯、中国信科集团等重大项目一字排开,一条 “大国重器之路”已然成型-2

单一产品的突破不等于产业体系的胜利。于是,实验室瞄准了产业链上最薄弱又最关键的一环——先进封装-2

从6人团队、5000万元起步,建成全国首个12英寸先进封装研发平台,2024年研发收入达8.7亿元-2。这场侧翼突围战打得漂亮。

05 未来布局,三维集成的无限可能

2024年,武汉新芯科创板IPO获受理,拟募资48亿元-10。招股书显示,公司将继续坚持当前战略规划,以特色存储业务为支撑、以三维集成技术为牵引-10

武汉新芯的三维集成业务已成功构建双晶圆堆叠、多晶圆堆叠、芯片-晶圆异构集成和2.5D四大工艺平台-3。这些技术不仅服务于3D NAND,更为未来的高带宽存储器(HBM)等产品奠定了基础-5

在AI蓬勃发展的今天,三维集成技术显得尤为重要。公司发布的《高带宽存储芯粒先进封装技术研发和产线建设》招标项目显示,将利用三维集成多晶圆堆叠技术打造国产HBM产品-5

同时,武汉新芯也在发展55nm RF-SOI工艺,这一技术已经实现量产,器件性能国内领先-3。这意味着公司的技术布局更加多元化,不局限于存储器领域。


随着武汉新芯三期项目280亿元的投资逐步落地,规划产能5万片/月的目标越来越近-5。左岭的工地上,塔吊林立与已建成的厂房连成一座磅礴的“芯”城-2

从9层实验芯片到规划中的庞大产能,从被质疑“疯了”到技术反向授权国际巨头,武汉新芯3D NAND的发展历程,折射出中国半导体产业“卡脖子是卡不住的”坚定信念-2

当全球有人想做存储时,他们会想到来武汉看一看。 这不仅是杨道虹的梦想-2,也正成为中国半导体产业的新现实。

网友提问与回答

网友“芯想事成”问:武汉新芯的3D NAND技术和长江存储到底是什么关系?他们的技术路线有什么独特之处?

嘿,这位网友问到了点子上!武汉新芯和长江存储其实是“兄弟公司”,都隶属于长江存储科技控股有限责任公司(长控集团)-3。不过他们的定位不同:长江存储是专注于3D NAND闪存设计制造一体化的IDM企业,而武汉新芯则定位于晶圆代工企业-7

技术路线上,武汉新芯早期就参与了3D NAND的研发,2015年就展示了9层结构的3D NAND器件-1。他们最独特的技术是Xtacking®架构,这是一种创新的晶圆键合技术。

简单说,就是把存储单元和外围电路分别在两片晶圆上制造,然后像“夹心饼干”一样把它们精确键合在一起。这种技术大大提高了存储密度和生产灵活性-2

有意思的是,这条路起初备受质疑,连他们自己人都曾面临“1000个孔,只通了3个”的困境-2。但正是坚持这条“没人走过的路”,让中国存储技术实现了从跟随到并跑甚至局部领跑的转变。

网友“光谷追梦人”问:我听说武汉要建“世界存储之都”,这靠谱吗?现在武汉的存储产业到底发展到什么水平了?

作为武汉人,看到这个问题挺感慨的。20年前,谁敢想武汉能在存储芯片领域有一席之地?但现在,武汉已经建成了全国最大的国产先进存储生产基地-2

从产业布局看,武汉存储产业已经形成了比较完整的生态链。长江存储作为“链主”,带动了上下游企业聚集-2。投资约1600亿元的国家存储器基地,显示了国家层面的决心-4

更令人振奋的是自主创新成果。Xtacking®架构已经赢得了全球业界的认可,甚至在2025年实现了向海外巨头的技术反向授权-2。从市场份额看,武汉的存储企业已稳居世界前五-2

当然,“世界存储之都”不是一天建成的。但武汉有二十年如一日的定力,有不图短期政绩、甘做“栽树人”的决策者-2。从2006年武汉新芯成立,到2016年国家存储器基地落子,每一步都走得很扎实。

网友“科技观察者”问:现在AI这么火,武汉新芯的3D NAND技术能不能跟上AI发展的需求?未来有什么规划?

这个问题特别及时!AI确实对存储技术提出了新要求,尤其是高带宽、低延迟、大容量。而武汉新芯正在发展的三维集成技术,恰恰是应对这些需求的关键。

他们的三维集成业务已经构建了四大工艺平台-3,这些技术可以直接应用于HBM(高带宽存储器)等AI时代的关键产品-5。招股书显示,公司计划利用三维集成多晶圆堆叠技术打造国产HBM产品-5

未来规划方面,武汉新芯科创板IPO拟募资48亿元,主要投向12英寸集成电路制造生产线三期项目-10。这个项目将显著提升三维集成相关产能,满足AI等新兴领域的需求-5

公司还在发展RF-SOI等技术,这是5G和物联网的关键技术之一-3。所以你看,武汉新芯不仅在跟跑,还在布局未来的赛道。

AI时代,存储不再是简单的“仓库”,而是需要与计算更紧密结合。武汉新芯的三维集成技术,正是朝着这个方向前进。这条路不容易,但正如他们自己说的:“逼一下,就闯出来了。”-2