7月26日,美光宣布量產(chǎn)232層閃存,,成為全球首個(gè)突破200層閃存的廠家,。
8月3日,長(zhǎng)江存儲(chǔ)正式發(fā)布其新一代3D閃存,堆疊層數(shù)同樣達(dá)到232層,,或于2022年底量產(chǎn),。
圖、主要廠商的線(xiàn)路圖
來(lái)源:閃存市場(chǎng)
據(jù)統(tǒng)計(jì),,除美光和長(zhǎng)江存儲(chǔ)外,,其它多家國(guó)際大廠200層以上的產(chǎn)品,或已于近期發(fā)布,,或就差臨門(mén)一腳,。包括此前SK海力士已向客戶(hù)發(fā)送238層TLC 4D NAND閃存樣品,并計(jì)劃于2023上半年量產(chǎn),;西部數(shù)據(jù)之前也預(yù)告過(guò),,其下一代BiCS 7的堆疊層數(shù)將達(dá)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(kāi)始量產(chǎn)224層3D NAND,。
堆疊層數(shù)意味著什么?在2D NAND閃存時(shí)代,,隨著制程的不斷縮小以及工藝的不斷改進(jìn),,晶體管尺寸也不斷向下微縮,NAND閃存的存儲(chǔ)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(xiě)容量也難以提升,,再加上耦合效應(yīng)和干擾等問(wèn)題,,NAND閃存逐漸從二維平面展開(kāi)至三維堆疊結(jié)構(gòu),同時(shí)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(jìn)程度的新標(biāo)準(zhǔn),。
因此,從時(shí)間節(jié)點(diǎn)及對(duì)應(yīng)的技術(shù)來(lái)看,,長(zhǎng)江存儲(chǔ)已然趕上了一眾頭部的國(guó)際大廠,。
此前,市場(chǎng)雖已有些許聲音,,但沒(méi)想到“實(shí)錘”來(lái)得如此之快,。要知道,7月份的時(shí)候還有媒體報(bào)道,,192層才是長(zhǎng)江存儲(chǔ)2022全年的主旋律,,232層可能到2023、2024年才會(huì)面世,。即使如此,,也意味著與國(guó)際先進(jìn)廠商的差距縮短到1年左右,。那這次躍過(guò)192層的長(zhǎng)江存儲(chǔ),在堆疊層數(shù)上已經(jīng)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平,,用6年時(shí)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(zhǎng)江存儲(chǔ)的迅速崛起,,憑借的是怎樣的技術(shù)?眾所周知,,長(zhǎng)江存儲(chǔ)在2018年首次公布Xtacking架構(gòu),。在本次發(fā)布新產(chǎn)品的同時(shí),長(zhǎng)江存儲(chǔ)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(chǔ)密度,,同時(shí)以更快的I/O速度,實(shí)現(xiàn)高達(dá)2400MT/s的I/O傳輸速率,。
在晶棧Xtacking 架構(gòu)推出前,,市場(chǎng)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(zhǎng)江存儲(chǔ)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)9年在3D IC領(lǐng)域的技術(shù)積累和4年的研發(fā)驗(yàn)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(shí)現(xiàn),。
從長(zhǎng)江存儲(chǔ)的介紹來(lái)看,這意味著在指甲蓋大小的面積上實(shí)現(xiàn)數(shù)十億根金屬通道的連接,,合二為一成為一個(gè)整體,,擁有與同一片晶圓上加工無(wú)異的優(yōu)質(zhì)可靠性表現(xiàn),這項(xiàng)技術(shù)為未來(lái)3D NAND帶來(lái)更多的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和無(wú)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(shì)?!?/p>
8月份232層NAND堆棧的發(fā)布,,引來(lái)無(wú)數(shù)喝彩的同時(shí),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(zhuān)利墻縫隙上撕開(kāi)了口子,找到發(fā)力點(diǎn),,帶著成果從荊棘中走了出來(lái),。那這樣一條技術(shù)路徑究竟是怎樣走出來(lái)的?這還得從長(zhǎng)江存儲(chǔ)的前身,,武漢新芯談起,。
武漢新芯成立于2006年,作為國(guó)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(diǎn)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(jìn)行,。Xtacking技術(shù)本身,,其實(shí)是把以前CMOS圖像傳感器(CIS)代工的經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用到3D NAND上。武漢新芯在中芯國(guó)際撤出以后,,到紫光集團(tuán)接手之前,,靠的就是代工Flash和CIS產(chǎn)品度日。
雖說(shuō)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(shí)早已十分普及。對(duì)于CIS來(lái)說(shuō),,把邏輯和像素分開(kāi)是件很平常的事,,而3D NAND正是把存儲(chǔ)和邏輯分開(kāi)在兩片晶圓上完成的,最后再鍵合到一起,。
2012年,,武漢新芯開(kāi)始與CIS頭部企業(yè)豪威(后被韋爾股份收購(gòu))合作,切入CIS領(lǐng)域,,至今累積了超過(guò) 84 萬(wàn)片晶圓出貨量,。經(jīng)過(guò)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(lái)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(xiàng)技術(shù)的很多優(yōu)點(diǎn),,看到了長(zhǎng)江存儲(chǔ)憑借這項(xiàng)技術(shù)加速趕上國(guó)際巨頭,,降低成本。但在項(xiàng)目伊始,,誰(shuí)也看不到這場(chǎng)賽跑結(jié)果的時(shí)候,,沒(méi)有人能斷定這條路一定走得通。
晶圓鍵合技術(shù)是指通過(guò)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(lái),,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(huì)率先在CIS領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,主要是因?yàn)楸痴帐教厥獾慕Y(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(lái)兩片晶圓既可以粘合,,其中的電路也完成互連,。
對(duì)于Xtacking技術(shù)來(lái)說(shuō),就是將帶有CMOS外圍電路的晶圓,,與帶有NAND存儲(chǔ)陣列的晶圓通過(guò)金屬互聯(lián)通道VIAs進(jìn)行兩片晶圓的鍵合,,合并為完整的整體,。
知易行難,在實(shí)操過(guò)程中,,必須得跨過(guò)幾座繞不開(kāi)的大山,,尤其是對(duì)于鍵合的芯片制造而言。有專(zhuān)業(yè)人士表示,,如果技術(shù)掌握不好的話(huà),,會(huì)產(chǎn)生很多問(wèn)題,如bubble,,shift,,mis-align等等,導(dǎo)致報(bào)廢率高,,最終良率就比較低。
更何況,,正常來(lái)說(shuō),,鍵合的成本并不低,對(duì)于CIS晶圓廠來(lái)說(shuō),,其出廠價(jià)格是一般工藝晶圓的兩倍,,價(jià)格也是根據(jù)mask的層數(shù)來(lái)計(jì)算的,還得加上白板晶圓的成本,。
為什么長(zhǎng)江存儲(chǔ)還是選擇了這條路徑,?
一方面是國(guó)際大廠形成的專(zhuān)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(shí)難上加難。另一方面,,則是因?yàn)橹拔錆h新芯積累了多年的Flash 及 CIS 產(chǎn)品的代工經(jīng)驗(yàn),,使得公司有能力將這兩方面的經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來(lái),最終在晶圓鍵合方向上找到突破口,。
所以說(shuō),,任何一家企業(yè)的問(wèn)題還是要在發(fā)展過(guò)程中得到解決。項(xiàng)目最初制定的方向和預(yù)期的結(jié)果在執(zhí)行過(guò)程中往往會(huì)發(fā)生偏差,,考驗(yàn)的除了團(tuán)隊(duì)的技術(shù)功底,、執(zhí)行能力以外,還有遇到問(wèn)題時(shí)的靈活性和隨機(jī)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(zhǎng)江存儲(chǔ)還將Xtacking的技術(shù)在DRAM方向上進(jìn)行測(cè)試和應(yīng)用,,并形成了相應(yīng)的專(zhuān)利,?;蛟S在不久的將來(lái),我們可以看到長(zhǎng)江存儲(chǔ)在DRAM方向上的新品,。
產(chǎn)品:
來(lái)自正規(guī)軍與“烏合之眾”的認(rèn)證
前面我們談了很多長(zhǎng)江存儲(chǔ)的技術(shù)以及來(lái)源,,那產(chǎn)品的性能和應(yīng)用到底如何?還要市場(chǎng)來(lái)說(shuō)話(huà),。
果鏈入場(chǎng)券
9月6日,,有外媒報(bào)道,蘋(píng)果公司已將中國(guó)閃存芯片廠商長(zhǎng)江存儲(chǔ)加入即將發(fā)布的iPhone14系列的供應(yīng)商名單中,。
隨著蘋(píng)果發(fā)布會(huì)的舉行,,以及iPhone 14系列的發(fā)布,已有多位拆機(jī)博主,,證實(shí)蘋(píng)果iPhone 14的存儲(chǔ)顆粒來(lái)自長(zhǎng)江存儲(chǔ)和鎧俠兩家廠商的產(chǎn)品混用,。
先不論長(zhǎng)江存儲(chǔ)在iPhone14系列手機(jī)上出貨多少,達(dá)成了多少銷(xiāo)售額,,果鏈的準(zhǔn)入門(mén)檻之高屬業(yè)內(nèi)共識(shí),,長(zhǎng)江存儲(chǔ)的產(chǎn)品能夠通過(guò)蘋(píng)果公司一系列嚴(yán)苛的認(rèn)證,說(shuō)明在產(chǎn)品質(zhì)量,、穩(wěn)定性,、價(jià)格上已經(jīng)進(jìn)入行業(yè)頭部陣營(yíng)。
因此,,至少在消費(fèi)電子領(lǐng)域,,已經(jīng)能夠滿(mǎn)足絕大多數(shù)產(chǎn)品及客戶(hù)的要求。
礦商的檢驗(yàn)
2020年8月,,長(zhǎng)江存儲(chǔ)推出自有存儲(chǔ)品牌“致鈦”,,隨后推出了一系列自有品牌SSD產(chǎn)品。并在市場(chǎng)上獲得了不錯(cuò)的表現(xiàn),。
此前,,互聯(lián)網(wǎng)上一眾對(duì)所謂虛擬貨幣、“挖礦”等趨之若鶩之時(shí),,其中有一種“虛擬貨幣”需要采用硬盤(pán)“挖礦”,。礦商們?cè)诏偪癫少?gòu)硬盤(pán)之前,對(duì)各個(gè)品牌的產(chǎn)品性能做過(guò)比較,,最后給出的評(píng)價(jià)是,,長(zhǎng)江存儲(chǔ)旗下的致鈦與三星處于同一級(jí)別,略強(qiáng)于其他一線(xiàn)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(cè)試結(jié)果,,用腳投了票,。雖然談不上嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男阅軠y(cè)試,,但至少在消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)列表中,意向采為長(zhǎng)江存儲(chǔ)致鈦品牌買(mǎi)單的已經(jīng)躍躍欲試,,口碑良好的買(mǎi)家秀能夠促使其逐漸被更多的消費(fèi)者接受和認(rèn)可,。
寫(xiě)在最后
對(duì)于本次長(zhǎng)江存儲(chǔ)技術(shù)趕超的風(fēng)波,有人歡呼叫好,,也有人表示無(wú)需如此高調(diào),。
有網(wǎng)友表示,由于長(zhǎng)江存儲(chǔ)的生產(chǎn)線(xiàn)采用部分美國(guó)設(shè)備和材料,,短期內(nèi)無(wú)法完全實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代,,因此盲目擴(kuò)產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)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(duì)巨頭晚一步量產(chǎn),,主動(dòng)慢半拍節(jié)奏,,以此換得一時(shí)安寧。
這當(dāng)然只是緩兵之計(jì),,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(zhuān)利上提前布局,在供應(yīng)鏈上抱持開(kāi)放性的同時(shí)部署國(guó)產(chǎn)化,,是始終不變的話(huà)題,。
同時(shí),筆者從知情人士處了解到,。長(zhǎng)江存儲(chǔ)此前對(duì)于斷供,、制裁等擔(dān)憂(yōu)還只是停留在計(jì)劃層面,因?yàn)槲词艿綄?shí)質(zhì)性影響,。但隨著近一年來(lái)自大洋彼岸一記又一記制裁的重拳,,長(zhǎng)江存儲(chǔ)不得不面對(duì)由此引發(fā)的一連串問(wèn)題,包括對(duì)其設(shè)計(jì),、生產(chǎn)制造過(guò)程產(chǎn)生的切實(shí)影響,。
無(wú)論如何,廠商第一時(shí)間發(fā)布新品,,對(duì)于自家最新技術(shù)廣而告之,,彰顯過(guò)硬的實(shí)力,本身無(wú)可厚非,。說(shuō)小了可以吸引客戶(hù),、潛在客戶(hù)的關(guān)注,,往大了講還能推動(dòng)行業(yè)的發(fā)展,加深行業(yè)“內(nèi)卷”,,對(duì)于下游應(yīng)用是有利的,。
曾幾何時(shí),時(shí)而能聽(tīng)聞媒體報(bào)道,,某日韓存儲(chǔ)芯片廠商某地廠房著火,,短時(shí)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(jià),。隨著國(guó)產(chǎn)存儲(chǔ)芯片顆粒的逐步量產(chǎn),,市場(chǎng)口碑的不斷提升,大廠們的火災(zāi)似乎也少了,。
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