7月26日，美光宣布量產(chǎn)232層閃存，成為全球首個突破200層閃存的廠家。
8月3日，長江存儲正式發(fā)布其新一代3D閃存，堆疊層數(shù)同樣達到232層，或于2022年底量產(chǎn)。
圖、主要廠商的線路圖
來源：閃存市場
據(jù)統(tǒng)計，除美光和長江存儲外，其它多家國際大廠200層以上的產(chǎn)品，或已于近期發(fā)布，或就差臨門一腳。包括此前SK海力士已向客戶發(fā)送238層TLC 4D NAND閃存樣品，并計劃于2023上半年量產(chǎn)；西部數(shù)據(jù)之前也預(yù)告過，其下一代BiCS 7的堆疊層數(shù)將達212層；三星的相關(guān)消息顯示，其或?qū)⒃?022年底或2023年上半年開始量產(chǎn)224層3D NAND。
堆疊層數(shù)意味著什么？在2D NAND閃存時代，隨著制程的不斷縮小以及工藝的不斷改進，晶體管尺寸也不斷向下微縮，NAND閃存的存儲密度持續(xù)提高。但當(dāng)密度提高到一定程度，閃存電荷數(shù)量受限，讀寫容量也難以提升，再加上耦合效應(yīng)和干擾等問題，NAND閃存逐漸從二維平面展開至三維堆疊結(jié)構(gòu)，同時堆疊層數(shù)的多少也與性能呈正相關(guān)，因此堆疊層數(shù)成為了閃存先進程度的新標(biāo)準(zhǔn)。
因此，從時間節(jié)點及對應(yīng)的技術(shù)來看，長江存儲已然趕上了一眾頭部的國際大廠。
此前，市場雖已有些許聲音，但沒想到“實錘”來得如此之快。要知道，7月份的時候還有媒體報道，192層才是長江存儲2022全年的主旋律，232層可能到2023、2024年才會面世。即使如此，也意味著與國際先進廠商的差距縮短到1年左右。那這次躍過192層的長江存儲，在堆疊層數(shù)上已經(jīng)達到國際領(lǐng)先水平，用6年時間完成了曾經(jīng)近十年的技術(shù)差距，難能可貴。
主力選手——Xtacking
長江存儲的迅速崛起，憑借的是怎樣的技術(shù)？眾所周知，長江存儲在2018年首次公布Xtacking架構(gòu)。在本次發(fā)布新產(chǎn)品的同時，長江存儲的Xtacking技術(shù)也已經(jīng)更新到3.0版本。這使得基于Xtacking架構(gòu)的新產(chǎn)品擁有更高的存儲密度，同時以更快的I/O速度，實現(xiàn)高達2400MT/s的I/O傳輸速率。
在晶棧Xtacking 架構(gòu)推出前，市場上的3D NAND主要分為傳統(tǒng)并列式架構(gòu)和CuA（CMOS under Array）架構(gòu)。長江存儲經(jīng)過長達9年在3D IC領(lǐng)域的技術(shù)積累和4年的研發(fā)驗證后，終于將晶圓鍵合這一關(guān)鍵技術(shù)在3D NAND閃存上得以實現(xiàn)。
從長江存儲的介紹來看，這意味著在指甲蓋大小的面積上實現(xiàn)數(shù)十億根金屬通道的連接，合二為一成為一個整體，擁有與同一片晶圓上加工無異的優(yōu)質(zhì)可靠性表現(xiàn)，這項技術(shù)為未來3D NAND帶來更多的技術(shù)優(yōu)勢和無限的發(fā)展可能。隨著層數(shù)的不斷增高，基于晶棧Xtacking研發(fā)制造的3D NAND閃存將更具成本和創(chuàng)新優(yōu)勢?！?/p>
8月份232層NAND堆棧的發(fā)布，引來無數(shù)喝彩的同時，或許還有磨刀霍霍的制裁。
源于CIS新架構(gòu)的披荊斬棘
圖源 | 0-tech.com
我們看到的是結(jié)果，是一群工程師在專利墻縫隙上撕開了口子，找到發(fā)力點，帶著成果從荊棘中走了出來。那這樣一條技術(shù)路徑究竟是怎樣走出來的？這還得從長江存儲的前身，武漢新芯談起。
武漢新芯成立于2006年，作為國家認(rèn)定的首批集成電路企業(yè)，一直都在湖北省和武漢市重點扶持的列表上。
據(jù)悉，最初NAND的研發(fā)由武漢新芯、中科院和賽普拉斯三家一起合作進行。Xtacking技術(shù)本身，其實是把以前CMOS圖像傳感器（CIS）代工的經(jīng)驗運用到3D NAND上。武漢新芯在中芯國際撤出以后，到紫光集團接手之前，靠的就是代工Flash和CIS產(chǎn)品度日。
雖說3D IC技術(shù)在半導(dǎo)體行業(yè)熱度不減，但在CIS領(lǐng)域，3D IC技術(shù)其實早已十分普及。對于CIS來說，把邏輯和像素分開是件很平常的事，而3D NAND正是把存儲和邏輯分開在兩片晶圓上完成的，最后再鍵合到一起。
2012年，武漢新芯開始與CIS頭部企業(yè)豪威（后被韋爾股份收購）合作，切入CIS領(lǐng)域，至今累積了超過 84 萬片晶圓出貨量。經(jīng)過多年積累以后，一定程度上熟練掌握了3D IC的相關(guān)技術(shù)。這便是后續(xù)Xtacking能夠走出來的早期技術(shù)基礎(chǔ)。
在Xtacking技術(shù)落地之后，我們看到了這項技術(shù)的很多優(yōu)點，看到了長江存儲憑借這項技術(shù)加速趕上國際巨頭，降低成本。但在項目伊始，誰也看不到這場賽跑結(jié)果的時候，沒有人能斷定這條路一定走得通。
晶圓鍵合技術(shù)是指通過化學(xué)和物理作用將兩塊已鏡面拋光的同質(zhì)或異質(zhì)的晶片緊密地結(jié)合起來，最早在上世紀(jì)80年代由東芝和IBM提出。
之所以晶圓鍵合會率先在CIS領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，主要是因為背照式特殊的結(jié)構(gòu)、更佳的光學(xué)效果和良率。從早期兩片晶圓粘合而不連通，到后來兩片晶圓既可以粘合，其中的電路也完成互連。
對于Xtacking技術(shù)來說，就是將帶有CMOS外圍電路的晶圓，與帶有NAND存儲陣列的晶圓通過金屬互聯(lián)通道VIAs進行兩片晶圓的鍵合，合并為完整的整體。
知易行難，在實操過程中，必須得跨過幾座繞不開的大山，尤其是對于鍵合的芯片制造而言。有專業(yè)人士表示，如果技術(shù)掌握不好的話，會產(chǎn)生很多問題，如bubble，shift，mis-align等等，導(dǎo)致報廢率高，最終良率就比較低。
更何況，正常來說，鍵合的成本并不低，對于CIS晶圓廠來說，其出廠價格是一般工藝晶圓的兩倍，價格也是根據(jù)mask的層數(shù)來計算的，還得加上白板晶圓的成本。
為什么長江存儲還是選擇了這條路徑？
一方面是國際大廠形成的專利壁壘，占據(jù)了多條關(guān)鍵技術(shù)路徑，如果還要從一片晶圓上突破，著實難上加難。另一方面，則是因為之前武漢新芯積累了多年的Flash 及 CIS 產(chǎn)品的代工經(jīng)驗，使得公司有能力將這兩方面的經(jīng)驗結(jié)合起來，最終在晶圓鍵合方向上找到突破口。
所以說，任何一家企業(yè)的問題還是要在發(fā)展過程中得到解決。項目最初制定的方向和預(yù)期的結(jié)果在執(zhí)行過程中往往會發(fā)生偏差，考驗的除了團隊的技術(shù)功底、執(zhí)行能力以外，還有遇到問題時的靈活性和隨機應(yīng)變的能力，需要用更大的智慧去做戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)的調(diào)整。
目前除了NAND外，長江存儲還將Xtacking的技術(shù)在DRAM方向上進行測試和應(yīng)用，并形成了相應(yīng)的專利?；蛟S在不久的將來，我們可以看到長江存儲在DRAM方向上的新品。
產(chǎn)品：
來自正規(guī)軍與“烏合之眾”的認(rèn)證
前面我們談了很多長江存儲的技術(shù)以及來源，那產(chǎn)品的性能和應(yīng)用到底如何？還要市場來說話。
果鏈入場券
9月6日，有外媒報道，蘋果公司已將中國閃存芯片廠商長江存儲加入即將發(fā)布的iPhone14系列的供應(yīng)商名單中。
隨著蘋果發(fā)布會的舉行，以及iPhone 14系列的發(fā)布，已有多位拆機博主，證實蘋果iPhone 14的存儲顆粒來自長江存儲和鎧俠兩家廠商的產(chǎn)品混用。
先不論長江存儲在iPhone14系列手機上出貨多少，達成了多少銷售額，果鏈的準(zhǔn)入門檻之高屬業(yè)內(nèi)共識，長江存儲的產(chǎn)品能夠通過蘋果公司一系列嚴(yán)苛的認(rèn)證，說明在產(chǎn)品質(zhì)量、穩(wěn)定性、價格上已經(jīng)進入行業(yè)頭部陣營。
因此，至少在消費電子領(lǐng)域，已經(jīng)能夠滿足絕大多數(shù)產(chǎn)品及客戶的要求。
礦商的檢驗
2020年8月，長江存儲推出自有存儲品牌“致鈦”，隨后推出了一系列自有品牌SSD產(chǎn)品。并在市場上獲得了不錯的表現(xiàn)。
此前，互聯(lián)網(wǎng)上一眾對所謂虛擬貨幣、“挖礦”等趨之若鶩之時，其中有一種“虛擬貨幣”需要采用硬盤“挖礦”。礦商們在瘋狂采購硬盤之前，對各個品牌的產(chǎn)品性能做過比較，最后給出的評價是，長江存儲旗下的致鈦與三星處于同一級別，略強于其他一線品牌。
網(wǎng)友們紛紛表示，礦主已經(jīng)給出了權(quán)威、公平的測試結(jié)果，用腳投了票。雖然談不上嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男阅軠y試，但至少在消費者的購買列表中，意向采為長江存儲致鈦品牌買單的已經(jīng)躍躍欲試，口碑良好的買家秀能夠促使其逐漸被更多的消費者接受和認(rèn)可。
寫在最后
對于本次長江存儲技術(shù)趕超的風(fēng)波，有人歡呼叫好，也有人表示無需如此高調(diào)。
有網(wǎng)友表示，由于長江存儲的生產(chǎn)線采用部分美國設(shè)備和材料，短期內(nèi)無法完全實現(xiàn)國產(chǎn)替代，因此盲目擴產(chǎn)的風(fēng)險比較大，很容易被關(guān)鍵環(huán)節(jié)卡脖子。更重要的是要低調(diào)，即使在有技術(shù)的情況下，也應(yīng)該相對巨頭晚一步量產(chǎn)，主動慢半拍節(jié)奏，以此換得一時安寧。
這當(dāng)然只是緩兵之計，筆者認(rèn)為并不足取。關(guān)鍵還是要在各重要環(huán)節(jié)上做好準(zhǔn)備與預(yù)案。當(dāng)然，在專利上提前布局，在供應(yīng)鏈上抱持開放性的同時部署國產(chǎn)化，是始終不變的話題。
同時，筆者從知情人士處了解到。長江存儲此前對于斷供、制裁等擔(dān)憂還只是停留在計劃層面，因為未受到實質(zhì)性影響。但隨著近一年來自大洋彼岸一記又一記制裁的重拳，長江存儲不得不面對由此引發(fā)的一連串問題，包括對其設(shè)計、生產(chǎn)制造過程產(chǎn)生的切實影響。
無論如何，廠商第一時間發(fā)布新品，對于自家最新技術(shù)廣而告之，彰顯過硬的實力，本身無可厚非。說小了可以吸引客戶、潛在客戶的關(guān)注，往大了講還能推動行業(yè)的發(fā)展，加深行業(yè)“內(nèi)卷”，對于下游應(yīng)用是有利的。
曾幾何時，時而能聽聞媒體報道，某日韓存儲芯片廠商某地廠房著火，短時間內(nèi)停產(chǎn)，連鎖反應(yīng)是相應(yīng)產(chǎn)品一輪又一輪漲價。隨著國產(chǎn)存儲芯片顆粒的逐步量產(chǎn)，市場口碑的不斷提升，大廠們的火災(zāi)似乎也少了。
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