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突破欧美大厂技术围堵,国产芯片企业如何逆 [复制链接]

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长江存储搞出层3DNAND闪存,国产芯片企业逆袭成全球巨头,这大概是年中国芯片行业最振奋人心的消息之一了。根据网上拆解的海康威视的CCTB固态硬盘,有人对里面的闪存颗粒进行分析,发现它们用上了层的3DNAND结构,这就是说长江存储是目前全球第一个将层以上3DNAND投入市场的厂商。而此时国外传统闪存芯片巨头像美国美光、韩国三星和日本东芝,有的刚刚量产,有的至今未投入市场,光听这则消息,你恐怕还不知道长江存储逆袭到了什么程度。

在这里我们要弄清楚一点,手机上使用的芯片主要有两类,一类比如像海思麒麟处理器,这是属于计算芯片的一类。另一类就是存储芯片,主要是NAND闪存和D-RAM内存,简单讲闪存芯片就是电脑或者电脑的运行内存,存储芯片就是固态硬盘。

长江存储的前身是武汉新芯,6年创立的武汉新芯刚开始涉足闪存行业时,是为美国飞索半导体代工NANDFlash闪存,因此开始为长江存储积累起家的底子。年美国飞索半导体在经历金融危机后一蹶不振武汉新芯受影响接到的订单量破跌,步履维艰,而事情的转机从年,国家集成电路大基金成立开始。

年7月紫光集团联合大基金等共同出资,在武汉新芯的基础上创立了长江存储,随后长江存储继续与飞索半导体,合作研发NANDFlash闪存,但无奈飞索半导体的闪存技术,难以比肩三星、东芝等内存大厂。最终长江存储将精力放在与中科院微电子研究所的合作上,在原有新芯NANDFlash技术的基础上,年年底长江存储正式推出了,国产首颗真正意义上的32层3DNAND闪存,中国终于有了自主知识产权的闪存芯片。

但国际闪存芯片市场竞争激烈,此时三星等国际大厂已经开始量产64层堆栈的闪存,长江存储历经艰辛推出的32层堆栈闪存,技术落后国际水平整整一代,国产32层堆栈闪存根本没法在市场上卖,也不能大规模量产。此时长江存储也开始探索,一条适合自己的3DNAND技术,这也是一条充满未知的道路。

但最终成就了后来的Xtacking架构,当时长江存储数百人的研发团队,疯狂朝着一个共同目标努力,一个月的工作量达到了多小时,同三星V-NAND技术、东芝BiCS技术一样。

年7月长江存储也推出了自家的独门绝技——Xtacking架构。

年8月6日长江存储公布了关于Xtacking架构的关键细节,通俗理解就是:在3DNAND闪存芯片中,基本是由外围电路和存储单元两部分组成,一般来说外围电路占整个芯片面积的30%左右,但这部分是不能用来存储数据的,而剩下的70%就是有用的存储单元。

随着闪存向着96层、层堆栈迈进,外围电路的面积甚至达到了50%以上,这是由于传统工艺是在一片晶圆上塞进去,外围电路和存储单元两部分,必然造成了你挤我我挤你的局面,而Xtacking架构则是在一片晶圆上,单独加工制作数据输入输出的外围电路,而在另一片晶圆上单独加工储存数据的存储单元,然后将两片晶圆通过数百万根金属通道连接在一起,而从上往下看两片晶圆就是粘合在一起的。

这种晶粒与晶粒间的堆叠技术,也就是粘连的步骤,就是Xtacking架构的核心所在。具体怎么操作是吧,这是人家的独门技术。通过Xtacking架构制作的闪存芯片外围电路不再占用存储单元的面积,使得芯片整体的存储密度极大增加,而外围电路输入输出数据的速度,几乎在传统芯片的速度上提高了2至3倍。

年8月长江存储在国际智能产业博览会上,首次公开了刚研发出的64层堆栈3DNAND闪存,其I/O接口速度最高可达3Gbps,比三星最先进最快的V—NAND闪存快两倍,比主流水准的NAND快上三倍,不仅如此由于外围电路和存储单元分开加工,就可以采用稍微老熟的加工工艺,来提高芯片生产的良品率,减少废品的数量,而且可以省去以前在同一块晶圆上加工的牵制工艺,缩短芯片生产的工序和周期。

即使长江存储当时攻克64层堆栈3DNAND闪存,但此时三星已经开始量产96层堆栈闪存

长江存储始终与国际水平差一代的距离,如果还跟着别人屁股后面跑,任何市场产品实现不了商业化就只有死路一条,长江存储也必将走向末路。所以长江存储做出了一个疯狂的举措,决定跳过96层堆栈闪存研发,直接向着层的道路上奔去,而长江存储直接研制层堆栈的目标,是要和三星、美光、海力士和东芝四大厂扳手腕,是真正去市场上赚钱,是向市场上正式下战书的。

年4月长江存储抢先推出了,全球首款层QLC3DNAND闪存,做到了行业内、存储容量最大,I/O接口传输速度最高等,其中QLC是一种技术规格,具体是指一个存储单元中可以存放4bit的数据,采用这种存储量极高,但极易受到干扰出现数据错误的技术规格,意味着长江存储的主控算法和能力,确实达到了首屈一指的地步,并且该款闪存已经通过多家厂商的终端存储产品验证。

不过虽然国产闪存在技术和量产层面上达到了世界一流,但市场份额上还有待开拓,还是要认识到三星、海力士、美光等巨头们真实实力,它们其实也一早都布局了层以上的产品线,比如三星在1月就大规模生产第八代V-NAND芯片,堆叠层数达层;美光在年5月份就宣布推出业界首款L产品,预计年底生产;SK海力士也在8月宣布成功研发首款L产品,并已送样给合作伙伴。市场份额上,等国产闪存芯片的接受度提高和市场拓展,行业内大批量用上国货也只是时间问题,进军国外市场也不是梦!

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