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官网-2024南京环境保护及生态环境监测展览会 > 向死而生,打破国外垄断:长江存储

纵观电子产业的发展过程中,关于存储器间的商业竞争尤为激烈,最开始是美国一家独大,80年代后“日本五巨头”将全球市场彻底洗牌,随后韩国,台湾等地的公司迅速兴起,将原先日本的市场夺走大半;紧接着韩国又凭借着美国和政府的扶持,将一众同行尽数打败。时至今日,在DRAM方面,仅剩下三星,海力士,镁光三家;NAND也差不多,除了上述三家,也只有inter,西部数据,铠侠等寥寥数家。2017年,存储器价格上涨,国内企业叫苦连天。

就在此时,一家中国企业,立志要改变这种屈辱的局面。

这家企业,就是长江存储。

十年饮冰,难凉热血:长江存储的艰辛历程

在见识到上游产业被垄断的严峻后果,国内先后出现三家主营存储器业务的公司——长江存储,合肥长鑫,福建晋华。而福建晋华由于刚起步就被美国打压,所以进展滞后了许多,目前就只剩下长江存储和合肥长鑫两家。其中实力最为强劲的,便是长江存储。

说起长江存储,就不得不提起他的前身——武汉新芯,这家成立于2006年的企业曾是湖北省重点扶持的对象。由于此前缺乏经验,武汉新芯由中芯国际负责运营。武汉新芯一开始本来是打算做DRAM的,但当时的中芯国际十分困难,被台积电的官司搞得焦头烂额,无暇顾及武汉新芯的发展。又恰逢DRAM行业正处于低谷周期,无奈之下,武汉新芯只好先替美国企业Spansion代工NADA闪存。

然而武汉新芯着实倒霉,在2008年的全球经济危机中,Spansion断掉了给武汉新芯的订单,武汉新芯一度徘徊在破产边缘,还被台积电,镁光等企业盯上。在随后相当长的一段时间里,武汉新芯只能在夹缝中求生存。尽管局势艰难,但武汉新芯一直没有放弃对自主创新的追求,坚决不同意合资。2011年,从官司中缓过劲的中芯国际终于想起了武汉新芯,投资十亿美元将武汉新芯全资控股,但可惜的是,因为各种原因,这笔注资计划实际上并没有完成。2013年,中芯国际选择退出,武汉新芯又一次陷入危机,但这一次,武汉新芯没有等待太久。

2014年9月,工信部办公厅宣布成立国家集成电路投资基金,专门用于推进先进集成电路事业的发展。在此后的两年里,湖北省集成电路产业投资基金股份有限公司、国开发展基金有限公司、湖北省科技投资集团有限公司共同出资240亿美元,解决了武汉新芯的资金问题。在存储行业拼搏多年的武汉新芯终于迎来了胜利的曙光,2016年3月,武汉新芯高调宣布:将用240亿美元,在武汉打造一个世界级的半导体企业!

2016年,武汉新芯再迎喜讯:中国最大的综合性集成电路企业——紫光集团正式参与。多方讨论研究后,决定在武汉新芯的基础上成立了一家全新的企业——长江存储。在紫光集团董事长赵伟国的安排下,长江存储整合了武汉新芯,其中紫光占股51.04%。

“自主创芯,产业报国!”

从这天起,中国正式开启了存储自主化的进程。

逆流而上,专为打破垄断而生

根据《二十国集团国家创新竞争力黄皮书》报告:中国已经成为集成电路最大的进口国,80%的高端芯片都靠进口。以2019年为例,中国在芯片方面的进口金额超过了3000亿美元,远超石油进口的开销。而存储器作为集成电路里至关重要的一环,实现自主化更是当务之急,长江存储担起了这项重任。

成立伊始,长江存储的技术实力比较薄弱,工艺水平还停留在先前为Spansion代工的层面。和三星,海力士等企业是不能相提并论的。为了解决这项难题,长江存储找到了“国家队”——中科院微电子研究所进行深度合作,一起研发新工艺。

2017年2月,长江存储传来捷报:国产32层3D NAND FLASH芯片在电学特性等各项测试中指标合格,迎来突破性进展。紧接着,长江存储挖来了杨伟毅担任CEO。杨伟毅在半导体行业可谓是鼎鼎大名,他所创办的晨星集团在全球范围内也是响当当的存在,尤其在智能电视芯片的研发商,一度超越了联发科。但由于杨的祖籍是福建,自大陆背景让晨星在台湾的运营屡被刁难。所以当长江存储发出邀请时,杨毅伟很快便同意了。

长江存储深知人才的重要性,除了杨毅伟,还不惜花重金聘请了NorFlash创始人高启全,联电集团集团CEO孙世伟等,与之而来的还有一大批技术功底扎实,经验丰富的前沿工程师,他们都是长江存储最坚实的技术后盾。

道阻且长,志在必行的长江存储

2018年,长江存储发布了号称能够颠覆行业的Xtacking 3D NAND技术。

简单来讲,传统的NAND闪存的制造商通常都是使用单一工艺技术在一个晶片上产生存储器阵列以及NAND逻辑(地址解码,页面缓冲器等)。而长江存储则是将两种不同的工艺技术在两个不同的晶圆上制作NAND阵列和NAND逻辑,然后再将两个晶圆粘合在一起,使用一个额外的工艺步骤通过金属通孔将存储器阵列相连接,实现逻辑上的互联。

这种全新的架构模式能最大化其内存阵列的密度,使NAND获得超快的I/O速度,具长江长江存储表示,其64层3D NAND芯片的I/O接口速度为3 Gbps,比三星最新的V-NAND快两倍,比主流3D NAND快三倍,速度和稳定性都远超其他同期产品。

凭借着Xtaking这项颠覆性的技术,在2018年的闪存技术峰会上,长江存储成为了最后出场的压轴公司,并获得“最具创新能力的闪存创始公司”的奖项。这标志着我国在闪存方面,已经和镁光,海力士等企业在同一水平线上!

但这并不够,因为长江存储的最终目标,是存储界的泰斗——三星。

长江存储——致钛SC001 1TB SSD

韩国三星早在2017年就实现了64层NAND的量产工作,而我们直到2019年9月是,才宣布投产64层,256Gb TLC 3D NAND Flash,并且良品率也不高。所以保守估计,长江存储和三星的技术差距在三年之间,我们在进步,对方也没闲着,这看似短短的三年,将是一场极为困难的攻坚战。如今紫光集团已经在着手准备,将投入1100亿美元来投资国内自己的内存场,和长江存储共同努力,计划在2022 年大规模量产用于智能手机和其他设备的内存芯片。

虽然目前,长江存储和世界一线大厂仍然存在一定的差距,比如良品率和兼容性等,但长江存储用了仅仅四年时间,就追赶到这种地步,并弯道超车推出了自己的Xtaking架构,已经是行业奇迹!

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