一块只有芝麻粒大小的芯片,里面却塞进了3665亿个存储单元,相当于给14,660亿个数字“居民”提供了精装公寓。
长江存储的厂房里,工程师们正对着一颗芝麻粒大的芯片啧啧称奇。这颗刚刚诞生的128层QLC 3D NAND闪存芯片,拥有惊人的1.33Tb容量-1。

如果把存储单元比作房间,这颗芯片里有超过3665亿个“房间”,每个房间能住进4位数据“居民”-4。

2018年底,长江存储第一代32层三维闪存芯片量产。2019年9月,基于Xtacking架构的64层芯片问世-1。
当时间来到2020年,技术突破的速度让业内惊叹。仅仅7个月时间,从64层到128层的跨越就完成了-1。
在半导体存储领域,这种发展速度很少见。长江存储首席执行官杨士宁表示,即便发生了疫情也没有阻挡研发脚步-1。
技术突破的背后是Xtacking架构的全面升级。这个独特的设计让外围电路和存储单元能分开制造,然后再像搭积木一样键合在一起-4。
3D NAND即三维闪存技术,过去的存储芯片是平面的,可以把它想象为一个“地面停车场”[citation:1]。
三维闪存芯片则是立体的“立体停车场”,同样的“占地面积”能容纳更多数据-1。
128层3D NAND容量的突破不仅体现在层数增加上。QLC技术的应用让每个存储单元能存储4比特数据,比之前的TLC技术多存1比特-1。
这颗编号X2-6070的芯片,存储密度、传输速度和单颗容量都达到了业界最高水平-2。它的容量达到了上一代64层芯片的5.33倍-2。
传统3D NAND架构中,外围电路约占芯片面积的20-30%,这直接降低了存储密度-9。Xtacking架构改变了这一格局。
这种设计允许CMOS电路选用更先进的制程,同时不增加芯片面积-4。长江存储市场与销售高级副总裁龚翊表示,Xtacking 2.0时代的到来将开创崭新的商业生态-4。
有意思的是,当国外分析机构拆解长江存储的128层芯片时,他们惊讶地发现其存储密度超过三星、美光等国际大厂-5。
TechInsights的对比数据显示,长江存储128层512Gb TLC闪存的存储密度达8.48GB/mm²,而三星为6.91GB/mm²,美光为7.76GB/mm²-5。
128层3D NAND容量的大幅提升,直接降低了每字节存储成本-1。闪存和固态硬盘领域市场研究公司认为,QLC技术更适合作为大容量存储介质-1。
这种芯片将率先在大容量U盘、闪存卡和固态硬盘中普及-1。消费级SSD容量正迈入512GB及以上,QLC SSD的市场增量非常可观。
长江存储128层系列产品不仅会用于消费级产品,还将逐步进入企业级服务器、数据中心等领域-4。
随着5G、AI时代的到来,数据存储需求呈爆炸式增长。128层3D NAND的大容量特性正好满足AI计算、机器学习和实时分析等读取密集型应用-1。
国际存储巨头早已纷纷布局128层技术。三星在2019年6月就推出了第六代V-NAND,采用128层设计-9。
美光则推出了基于RG架构的第四代3D NAND,同样采用128层工艺-9。SK海力士甚至展示了他们的“4D NAND”技术路线图,计划在2030年实现800多层堆叠-9。
不同厂商选择了不同的技术路径。三星坚持单堆栈设计,能在深宽比和对齐问题上做到最大优化-7。
长江存储作为行业新进入者,用短短3年时间将中国三维存储芯片推向了128层的新高度-1。这个速度让国际同行感到惊讶。
当武汉光谷的工程师们调试着最新一代232层3D NAND芯片时,韩国三星的研发中心正紧急调整下一代产品的堆叠层数规划-3。
全球存储芯片位密度竞赛已经白热化,长江存储232层芯片的位密度达到15.03 Gb/mm²,而三星的2xx层测试芯片位密度为11.55 Gb/mm²-3。
从平面到立体,从64层到128层再到232层,存储芯片的“楼层”越建越高。那颗装着3665亿个存储单元的芝麻粒芯片,不过是这场存储革命的开始。