手机弹出存储空间不足的提示,你看着价格不菲的大容量手机和电脑,突然想起几年前那个让中国存储芯片扬眉吐气的技术突破。

凌晨三点,武汉长江存储的研发大楼依然灯火通明,工程师们屏住呼吸盯着屏幕上的测试数据——128层3D NAND闪存芯片终于通过了最后一道可靠性测试-7

2020年,这个数字不仅代表技术参数,更成为中国存储芯片打破国际垄断的里程碑。这款芯片拥有当时业内最高的单位面积存储密度,最高I/O传输速度和单颗芯片容量-7


01 技术破局

中国128层3D NAND的研发成功,标志着一个时代的开始。这一突破不仅仅是数字上的增加,更是技术路径上的创新。

传统3D NAND技术面临一个难题:随着层数增加,信号传输延迟和功耗问题日益突出。长江存储的工程师们没有简单跟随国际大厂的技术路线,而是选择了自主研发的晶栈(Xtacking)架构-4

这个技术有多厉害呢?通俗点说,就像是建楼房。传统方法是每层楼同时建房间和楼梯,而Xtacking技术则是先分开建好所有房间,然后再一次性安装楼梯。

这种方法使得存储阵列和读写电路可以分别在两片晶圆上独立加工,再通过数十亿根垂直互联通道键合在一起-5

02 创新设计

这种设计的优势立刻显现出来。外围电路可以采用更先进的逻辑工艺,从而提高I/O接口速度,增加操作功能-4

长江存储的128层3D NAND产品,在存储密度和数据吞吐速率上都达到了世界顶尖水平-10

特别值得一提的是,这款芯片采用了QLC技术,这是继TLC后三维闪存的新形态-7。虽然业内对QLC的耐用性有所顾虑,但长江存储通过创新设计提高了写入性能和耐久度。

1.33Tb的单颗芯片容量,是上一代64层芯片的5.33倍-7。这意味着更低的单位字节成本和更大的存储容量,特别适合读取密集型应用。

03 行业影响

中国128层3D NAND闪存的问世,震动了全球存储市场。长期以来,这个市场被三星、SK海力士、铠侠等少数几家国际大厂垄断。

长江存储从32层起步,用短短3年时间走完了国际同行需要6年才能完成的技术路线-3

这种跨越式发展使长江存储成功进入了华为Mate40手机的供应链,甚至打入了苹果供应链,为iPhone SE 3供应闪存芯片-3

2021年,这款产品荣获中国集成电路创新联盟颁发的“IC创新奖”,这是国内集成电路领域的最高荣誉之一-10

04 自主之路

中国存储芯片的自主化道路并非一帆风顺。2022年底,长江存储被美国列入实体清单,无法获取先进的晶圆制造设备-2

企业没有停下脚步,而是加速推进设备国产化。据报道,长江存储在武汉建设了一条完全采用国产设备的试验线,预计2025年下半年试产-2

目前,长江存储的设备国产化率已达到45%,领先于中国半导体行业的平均水平-2。中微公司、北方华创等国内供应商提供了大部分设备,尽管在先进曝光设备方面仍需进口。

05 未来展望

128层3D NAND起步,长江存储已经开始了更高层数的研发。根据行业报道,该公司正在准备下一代Xtacking 4.0架构-5

虽然面临国际技术封锁,但长江存储计划2025年底月产能达到13万片,2026年挑战全球市场15%的份额-2。同时,公司计划推出3D QLC X4-6080产品,并将在2026年量产2TB级的3D TLC与QLC产品-2

随着人工智能和大数据时代的到来,对存储密度、容量和可靠性的要求越来越高-4。中国存储芯片产业正通过持续创新,在全球市场中寻找自己的位置。


当我们今天享受着价格不断下降、容量不断增大的固态硬盘时,很少有人会想起那个从零到一的突破时刻。武汉长江存储研发中心外,刻有“128层”数字的纪念石静静立在那里。

五年前技术突破时工程师的欢呼声已经散去,而市场上SSD价格持续走低的曲线,正勾勒出中国存储芯片自主化道路上的每一个坚实足迹。

手机提示存储空间已满,这次你从容地打开购物网站。

1TB国产固态硬盘的价格已经亲民到让人心动——这是128层技术突破后,产业链逐渐成熟的直接馈赠。

网友互动问答

网友“数码爱好者小明”提问:我最近想买固态硬盘,看到市面上有不少国产SSD价格很实惠,它们用的就是这个128层技术吗?对我们普通消费者有什么实际好处?

这位朋友问得好实在!现在市面上很多国产固态硬盘确实使用了长江存储的3D NAND技术,不过不一定都是128层的产品。

长江存储已经推出了更高层数的产品,比如294层的3D NAND-2。但128层技术是国产存储芯片走向成熟的重要里程碑,它为后来更高层数产品的研发奠定了基础-7

对我们普通消费者来说,最大的好处就是性价比更高了。以前固态硬盘价格高高在上,主要是被几家国际大厂垄断。国产技术的突破打破了这种局面,迫使整个行业降价。

具体来说,采用这些技术的固态硬盘有几个优势:容量更大(128层QLC芯片单颗容量达1.33Tb-7)、速度更快(拥有业内最高的I/O传输速度-7)、价格更亲民

你可以注意查看产品规格,如果使用了长江存储的晶栈(Xtacking)技术,通常性能表现会更出色-4。这种技术让存储单元和外围电路可以分别优化,提高了整体性能。

网友“科技观察者老张”提问:听说长江存储现在都能做到294层了,那为什么大家还在提128层?这个技术现在过时了吗?

老张这个问题很有深度!确实,从技术参数上看,294层比128层高了不少-2。但128层3D NAND的意义远远超出了技术参数本身。

首先,这是中国首款达到国际主流水平的3D NAND产品,打破了国外垄断-10。在它之前,中国在存储芯片领域几乎空白;在它之后,中国有了参与国际竞争的底气。

128层产品采用的晶栈(Xtacking)架构具有开创性-4。这个自主创新的技术路线,不同于国际大厂的传统方法,为后续技术发展开辟了新路径。即使到了294层产品,依然基于这一架构的升级版-5

再者,从产业角度,128层技术的成熟带动了整个产业链的发展。中微公司、北方华创等国内设备商得以成长-2,人才培养和技术积累也为后续研发奠定了基础。

所以,128层不仅没有过时,反而像智能手机领域的iPhone 4一样,成为了一个标志性产品,代表着中国存储芯片从追随者向并跑者的转变。

网友“产业关注者小王”提问:美国的技术封锁对长江存储影响大吗?国产化设备现在到底到什么水平了?能不能真的突破封锁?

小王关注的点很关键!美国的技术封锁确实对长江存储造成了很大挑战,特别是无法获取先进的晶圆制造设备-2。但企业没有坐以待毙,而是积极推动设备国产化。

目前长江存储的设备国产化率已经达到45%,领先于中国半导体行业的平均水平-2。在武汉,一条完全采用国产设备的试验线正在建设中,预计2025年下半年试产-2

国产设备在一些领域已经达到国际水平:中微公司的蚀刻机、北方华创的薄膜沉积设备等,都已经被长江存储采用-2。但在最尖端的曝光设备(如EUV光刻机)方面,国内与国外仍有差距,仍需进口或寻找替代方案。

能不能突破封锁?从短期看,完全替代所有进口设备还有困难;但从长期看,中国正在建立自主的存储芯片制造体系

长江存储计划到2025年底月产能达13万片,2026年挑战全球15%市场份额-2,这些目标如果实现,将证明国产化道路的可行性。

这条路不容易走,但128层技术的成功研发已经证明,中国企业有突破技术封锁的能力和决心-10