首頁 > 書法

突破歐美大廠技術圍堵,國產晶片企業如何逆襲成全球巨頭?

作者:由 國器CountChine 發表于 書法日期:2023-01-09

手機執行記憶體怎麼檢視使用情況

長江儲存搞出232層3D NAND 快閃記憶體,國產晶片企業逆襲成全球巨頭,這大概是2022年中國晶片行業最振奮人心的訊息之一了。根據網上拆解的海康威視的CC700 2TB 固態硬碟,有人對裡面的快閃記憶體顆粒進行分析,發現它們用上了232 層的3D NAND 結構,這就是說長江儲存是目前全球第一個將200 層以上 3D NAND 投入市場的廠商。而此時國外傳統快閃記憶體晶片巨頭像美國美光、韓國三星和日本東芝,有的剛剛量產,有的至今未投入市場,光聽這則訊息,你恐怕還不知道長江儲存逆襲到了什麼程度。

突破歐美大廠技術圍堵,國產晶片企業如何逆襲成全球巨頭?

在這裡我們要弄清楚一點,手機上使用的晶片主要有兩類,一類比如像海思麒麟處理器,這是屬於計算晶片的一類。另一類就是儲存晶片,主要是NAND快閃記憶體和D-RAM記憶體,簡單講快閃記憶體晶片就是電腦或者電腦的執行記憶體,儲存晶片就是固態硬碟。

長江儲存的前身是武漢新芯,2006年創立的武漢新芯剛開始涉足快閃記憶體行業時,是為美國飛索半導體代工NAND Flash快閃記憶體,因此開始為長江儲存積累起家的底子。2010年美國飛索半導體在經歷金融危機後一蹶不振武漢新芯受影響接到的訂單量破跌,步履維艱,而事情的轉機從2014年,國家積體電路大基金成立開始。

2016年7月紫光集團聯合大基金等共同出資,在武漢新芯的基礎上創立了長江儲存,隨後長江儲存繼續與飛索半導體,合作研發NAND Flash快閃記憶體,但無奈飛索半導體的快閃記憶體技術,難以比肩三星、東芝等記憶體大廠。最終長江儲存將精力放在與中科院微電子研究所的合作上,在原有新芯NAND Flash技術的基礎上,2017年年底長江儲存正式推出了,國產首顆真正意義上的32層3D NAND快閃記憶體,中國終於有了自主智慧財產權的快閃記憶體晶片。

突破歐美大廠技術圍堵,國產晶片企業如何逆襲成全球巨頭?

但國際快閃記憶體晶片市場競爭激烈,此時三星等國際大廠已經開始量產64層堆疊的快閃記憶體,長江儲存歷經艱辛推出的32層堆疊快閃記憶體,技術落後國際水平整整一代,國產32層堆疊快閃記憶體根本沒法在市場上賣,也不能大規模量產。此時長江儲存也開始探索,一條適合自己的3D NAND技術,這也是一條充滿未知的道路。

但最終成就了後來的Xtacking架構,當時長江儲存數百人的研發團隊,瘋狂朝著一個共同目標努力,一個月的工作量達到了300多小時,同三星V-NAND技術、東芝BiCS技術一樣。

2018年7月長江儲存也推出了自家的獨門絕技——Xtacking架構。

2018年8月6日長江儲存公佈了關於Xtacking架構的關鍵細節,通俗理解就是:在3D NAND快閃記憶體晶片中,基本是由外圍電路和儲存單元兩部分組成,一般來說外圍電路佔整個芯片面積的30%左右,但這部分是不能用來儲存資料的,而剩下的70%就是有用的儲存單元。

隨著快閃記憶體向著96層、128層堆疊邁進,外圍電路的面積甚至達到了50%以上,這是由於傳統工藝是在一片晶圓上塞進去,外圍電路和儲存單元兩部分,必然造成了你擠我我擠你的局面,而Xtacking架構則是在一片晶圓上,單獨加工製作資料輸入輸出的外圍電路,而在另一片晶圓上單獨加工儲存資料的儲存單元,然後將兩片晶圓透過數百萬根金屬通道連線在一起,而從上往下看兩片晶圓就是粘合在一起的。

這種晶粒與晶粒間的堆疊技術,也就是粘連的步驟,就是Xtacking架構的核心所在。具體怎麼操作是吧,這是人家的獨門技術。透過Xtacking架構製作的快閃記憶體晶片外圍電路不再佔用儲存單元的面積,使得晶片整體的儲存密度極大增加,而外圍電路輸入輸出資料的速度,幾乎在傳統晶片的速度上提高了2至3倍。

突破歐美大廠技術圍堵,國產晶片企業如何逆襲成全球巨頭?

2019年8月長江儲存在國際智慧產業博覽會上,首次公開了剛研發出的64層堆疊3D NAND快閃記憶體,其I/O介面速度最高可達3Gbps,比三星最先進最快的V—NAND快閃記憶體快兩倍,比主流水準的NAND快上三倍,不僅如此由於外圍電路和儲存單元分開加工,就可以採用稍微老熟的加工工藝,來提高晶片生產的良品率,減少廢品的數量,而且可以省去以前在同一塊晶圓上加工的牽制工藝,縮短晶片生產的工序和週期。

即使長江儲存當時攻克64層堆疊3D NAND快閃記憶體,但此時三星已經開始量產96層堆疊快閃記憶體

長江儲存始終與國際水平差一代的距離,如果還跟著別人屁股後面跑,任何市場產品實現不了商業化就只有死路一條,長江儲存也必將走向末路。所以長江儲存做出了一個瘋狂的舉措,決定跳過96層堆疊快閃記憶體研發,直接向著128層的道路上奔去,而長江儲存直接研製128層堆疊的目標,是要和三星、美光、海力士和東芝四大廠扳手腕,是真正去市場上賺錢,是向市場上正式下戰書的。

突破歐美大廠技術圍堵,國產晶片企業如何逆襲成全球巨頭?

2020年4月長江儲存搶先推出了,全球首款128層QLC 3D NAND快閃記憶體,做到了行業內、儲存容量最大,I/O介面傳輸速度最高等,其中QLC是一種技術規格,具體是指一個儲存單元中可以存放4bit的資料,採用這種儲存量極高,但極易受到干擾出現數據錯誤的技術規格,意味著長江儲存的主控演算法和能力,確實達到了首屈一指的地步,並且該款快閃記憶體已經透過多家廠商的終端儲存產品驗證。

不過雖然國產快閃記憶體在技術和量產層面上達到了世界一流,但市場份額上還有待開拓,還是要認識到三星、海力士、美光等巨頭們真實實力,它們其實也一早都佈局了200層以上的產品線,比如三星在1月就大規模生產第八代V-NAND晶片,堆疊層數達236層;美光在2022年5月份就宣佈推出業界首款232L產品,預計年底生產;SK海力士也在8月宣佈成功研發首款238L產品,並已送樣給合作伙伴。市場份額上,等國產快閃記憶體晶片的接受度提高和市場拓展,行業內大批次用上國貨也只是時間問題,進軍國外市場也不是夢!