科技進(jìn)步：中國首次量產(chǎn) 64層3D NAND閃存芯片

3D NAND閃存是一種新興的閃存類型，通過把內(nèi)存顆粒堆疊在一起來解決2D或者平面NAND閃存帶來的限制。平面結(jié)構(gòu)的NAND閃存已接近其實(shí)際擴(kuò)展極限，給半導(dǎo)體存儲器行業(yè)帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。新的3D NAND技術(shù)，垂直堆疊了多層數(shù)據(jù)存儲單元，具備卓越的精度。

近日，紫光集團(tuán)旗下長江存儲科技有限責(zé)任公司宣布，開始量產(chǎn)基于Xtacking架構(gòu)的64層256Gb TLC 3D NAND閃存。產(chǎn)品將應(yīng)用于固態(tài)硬盤、嵌入式存儲等主流市場應(yīng)用。這是中國首次實(shí)現(xiàn)64層3D NAND閃存芯片的量產(chǎn)，將大幅拉近中國與全球一線存儲廠商間的技術(shù)差距。

大幅縮短與國際先進(jìn)水平差距

紫光集團(tuán)聯(lián)席總裁刁石京表示，長江存儲進(jìn)入到這個領(lǐng)域之前，國內(nèi)一直沒有大規(guī)模存儲芯片的生產(chǎn)，未來，隨著云計算、大數(shù)據(jù)的發(fā)展，人類對數(shù)據(jù)存儲要求是越來越高，3D NAND是高端芯片一個重要領(lǐng)域，它的量產(chǎn)標(biāo)志著中國離國際先進(jìn)水平又大大跨進(jìn)一步。

長江存儲由紫光集團(tuán)和國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金股份有限公司在2016年7月共同出資成立。按照規(guī)劃，長江存儲的主要產(chǎn)品為3D NAND以及DRAM等存儲器芯片。2018年，長江存儲實(shí)現(xiàn)了32層3D NAND的小批量量產(chǎn)。而此次64層3D NAND則是中國企業(yè)首次在存儲器主流產(chǎn)品上實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)。

在NAND閃存從平面向三維演進(jìn)的過程中，64層被普遍認(rèn)為是首個在性價比上超過2D NAND的產(chǎn)品，因此曾是國際一線廠商生產(chǎn)的主力產(chǎn)品之一。長江存儲64層3D NAND的量產(chǎn)，將中國企業(yè)與國際先進(jìn)水平的差距拉近到了一代至兩代。

據(jù)悉，長江存儲將推出集成64層3D NAND的固態(tài)硬盤、UFS等產(chǎn)品，用于數(shù)據(jù)中心、企業(yè)級服務(wù)器、個人電腦和移動設(shè)備之中，為用戶提供完整的存儲解決方案及服務(wù)。長江存儲聯(lián)席首席技術(shù)官、技術(shù)研發(fā)中心高級副總裁程衛(wèi)華表示：“隨著5G、人工智能和超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心時代的到來，NAND閃存市場的需求將持續(xù)增長。長江存儲64層3D NAND產(chǎn)品的量產(chǎn)將為全球存儲器市場健康發(fā)展注入新動力。”

明年有望量產(chǎn)128層

在國際范圍內(nèi)，存儲芯片市場的競爭一向十分激烈。盡管當(dāng)前存儲器市場遇冷，價格下跌，在一定程度上抑制了廠商們的擴(kuò)產(chǎn)動作，但是在新技術(shù)的推進(jìn)上，國際一線廠商卻毫不縮手。

今年以來，三星電子已宣布量產(chǎn)96層3D NAND 閃存，并將陸續(xù)投資70億美元在西安設(shè)立第二座NAND閃存制造工廠。項目建成后，可以生產(chǎn)NAND閃存芯片6.5萬片/月。預(yù)計2019年年底廠房建設(shè)完工，設(shè)備搬入并開始量產(chǎn)。

SK海力士也宣布將投資大約1.22萬億韓元用于加強(qiáng)與合作伙伴公司和半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)的雙贏關(guān)系。此前，SK海力士已宣布將韓國的龍仁、利川和清州作為半導(dǎo)體3軸。龍仁將作為DRAM/下一代存儲器生產(chǎn)基地和半導(dǎo)體雙贏生態(tài)系統(tǒng)基地，利川將作為總部、研發(fā)中心主廠區(qū)和DRAM生產(chǎn)基地，清洲則將作為NAND Flash生產(chǎn)基地，以追求公司的中長期增長。

對此，有專家分析指出，之所以幾家國際大廠如此重視NAND閃存，是因為DRAM產(chǎn)業(yè)在經(jīng)歷了汰弱留強(qiáng)后全球僅剩下三星、美光與SK海力士等三大巨擘，三星更是占據(jù)全球DRAM近5成市場，相比而言NAND產(chǎn)業(yè)仍處于戰(zhàn)國群雄各自割據(jù)的階段，全球廠商大致可以劃分為三星、SK海力士、東芝與西部數(shù)據(jù)、美光與英特爾等四大陣營，并沒有出現(xiàn)一家大廠一騎絕塵之勢。這也給了中國企業(yè)發(fā)展的機(jī)會。

長江存儲64層3D NAND的量產(chǎn)有望使中國存儲芯片打破在美日韓大廠壟斷。業(yè)界預(yù)測，長江存儲最快明年將跳過96層直接進(jìn)入128層3D NAND閃存的生產(chǎn)，這將有望接近甚至追趕上國際先進(jìn)水平。

量產(chǎn)時點(diǎn)或是良機(jī)

隨著長江存儲實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，業(yè)界的關(guān)注焦點(diǎn)開始轉(zhuǎn)向企業(yè)能夠盈利，或者說是能否應(yīng)對國際廠商的競爭壓力，畢竟目前處于存儲器市場的淡季，存儲芯片價格位于低位。但是具體分析可以發(fā)現(xiàn)，長江存儲選擇目前這個時機(jī)實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)也并非完全不利。

根據(jù)集邦咨詢發(fā)布數(shù)據(jù)，第二季度NAND閃存合約價跌幅仍相當(dāng)顯著，第三季度仍將維持跌勢。但是，從中長期來看，多數(shù)業(yè)者卻看好未來存儲市場前景。美光科技高級副總裁兼移動產(chǎn)品事業(yè)部總經(jīng)理拉杰·塔魯里在接受記者采訪看好5G對智能手機(jī)的拉動以及自動駕駛、VR/AR對存儲器的長期需求，預(yù)測未來幾年無論DRAM還是NAND在手機(jī)中的容量都將進(jìn)一步增長，其中DRAM平均增長率將達(dá)到15%-17%，NAND將達(dá)到25%-30%。

集邦咨詢則預(yù)測，隨著超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的成長，將帶動存儲器需求增加，DRAM與NAND的價格有望在2020年止跌反彈。甚至有樂觀者估計，第四季度NAND 閃存價格就將止跌回升。

國際存儲器大廠如三星往往選擇在下行周期時加大投資，業(yè)界稱之為逆周期投資。長江存儲選擇在這個時機(jī)量產(chǎn)，量產(chǎn)爬升需要一段時間，當(dāng)產(chǎn)量達(dá)到一定規(guī)模時，市場有可能正好轉(zhuǎn)曖，選擇這個時間規(guī)模量產(chǎn)，并非不利。中國是全球最主要NAND閃存市場之一，中國也不應(yīng)有所退縮，真正存儲芯片市場決勝的時間往往在下一個周期展開。

Xtacking 2.0將被開發(fā)

技術(shù)創(chuàng)新才是決定企業(yè)成敗的關(guān)鍵因素。長江存儲量產(chǎn)64層3D NAND采用了自主研發(fā)的Xtacking架構(gòu)。Xtacking是長江存儲在去年FMS(閃存技術(shù)峰會)首次公開的3D NAND架構(gòu)，榮獲當(dāng)年“Best of Show”獎項。其獨(dú)特之處在于，可在一片晶圓上獨(dú)立加工負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)I/O及記憶單元操作的外圍電路，這樣的加工方式有利于選擇合適的先進(jìn)邏輯工藝，讓NAND獲取更高的I/O接口速度及更多的操作功能。

長江存儲聯(lián)席首席技術(shù)官、技術(shù)研發(fā)中心高級副總裁程衛(wèi)華表示：“通過將Xtacking架構(gòu)引入批量生產(chǎn)，能夠顯著提升產(chǎn)品性能，縮短開發(fā)周期和生產(chǎn)制造周期，從而推動高速大容量存儲解決方案市場的快速發(fā)展。”

長江存儲還宣布正在開發(fā)下一代Xtacking2.0技術(shù)，Xtacking 2.0將進(jìn)一步提升NAND的吞吐速率、提升系統(tǒng)級存儲的綜合性能、開啟定制化NAND全新商業(yè)模式等。未來搭載Xtacking 2.0技術(shù)的長江存儲第三代產(chǎn)品將被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心，企業(yè)級服務(wù)器、個人電腦和移動設(shè)備等領(lǐng)域。

3D NAND閃存是一種新興的閃存類型，通過把內(nèi)存顆粒堆疊在一起來解決2D或者平面NAND閃存帶來的限制。中國首次實(shí)現(xiàn)64層3D NAND閃存芯片的量產(chǎn)，使得中國存儲行業(yè)更上一層樓。