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3D NAND闪存是一种新兴的闪存类型,通过把内存颗粒堆叠在一起来解决2D或者平面NAND闪存带来的限制。平面结构的NAND闪存已接近其实际扩展极限,给半导体存储器行业带来严峻挑战。新的3D NAND技术,垂直堆叠了多层数据存储单元,具备卓越的精度。

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近日,紫光集团旗下长江存储科技有限责任公司宣布,开始量产基于Xtacking架构的64层256Gb TLC 3D NAND闪存。产品将应用于固态硬盘、嵌入式存储等主流市场应用。这是中国首次实现64层3D NAND闪存芯片的量产,将大幅拉近中国与全球一线存储厂商间的技术差距。

大幅缩短与国际先进水平差距

紫光集团联席总裁刁石京表示,长江存储进入到这个领域之前,国内一直没有大规模存储芯片的生产,未来,随着云计算、大数据的发展,人类对数据存储要求是越来越高,3D NAND是高端芯片一个重要领域,它的量产标志着中国离国际先进水平又大大跨进一步。

长江存储由紫光集团和国家集成电路产业投资基金股份有限公司在2016年7月共同出资成立。按照规划,长江存储的主要产品为3D NAND以及DRAM等存储器芯片。2018年,长江存储实现了32层3D NAND的小批量量产。而此次64层3D NAND则是中国企业首次在存储器主流产品上实现批量化生产。

在NAND闪存从平面向三维演进的过程中,64层被普遍认为是首个在性价比上超过2D NAND的产品,因此曾是国际一线厂商生产的主力产品之一。长江存储64层3D NAND的量产,将中国企业与国际先进水平的差距拉近到了一代至两代。

据悉,长江存储将推出集成64层3D NAND的固态硬盘、UFS等产品,用于数据中心、企业级服务器、个人电脑和移动设备之中,为用户提供完整的存储解决方案及服务。长江存储联席首席技术官、技术研发中心高级副总裁程卫华表示:“随着5G、人工智能和超大规模数据中心时代的到来,NAND闪存市场的需求将持续增长。长江存储64层3D NAND产品的量产将为全球存储器市场健康发展注入新动力。”

明年有望量产128层

在国际范围内,存储芯片市场的竞争一向十分激烈。尽管当前存储器市场遇冷,价格下跌,在一定程度上抑制了厂商们的扩产动作,但是在新技术的推进上,国际一线厂商却毫不缩手。

今年以来,三星电子已宣布量产96层3D NAND 闪存,并将陆续投资70亿美元在西安设立第二座NAND闪存制造工厂。项目建成后,可以生产NAND闪存芯片6.5万片/月。预计2019年年底厂房建设完工,设备搬入并开始量产。

SK海力士也宣布将投资大约1.22万亿韩元用于加强与合作伙伴公司和半导体生态系统的双赢关系。此前,SK海力士已宣布将韩国的龙仁、利川和清州作为半导体3轴。龙仁将作为DRAM/下一代存储器生产基地和半导体双赢生态系统基地,利川将作为总部、研发中心主厂区和DRAM生产基地,清洲则将作为NAND Flash生产基地,以追求公司的中长期增长。

对此,有专家分析指出,之所以几家国际大厂如此重视NAND闪存,是因为DRAM产业在经历了汰弱留强后全球仅剩下三星、美光与SK海力士等三大巨擘,三星更是占据全球DRAM近5成市场,相比而言NAND产业仍处于战国群雄各自割据的阶段,全球厂商大致可以划分为三星、SK海力士、东芝与西部数据、美光与英特尔等四大阵营,并没有出现一家大厂一骑绝尘之势。这也给了中国企业发展的机会。

长江存储64层3D NAND的量产有望使中国存储芯片打破在美日韩大厂垄断。业界预测,长江存储最快明年将跳过96层直接进入128层3D NAND闪存的生产,这将有望接近甚至追赶上国际先进水平。

量产时点或是良机

随着长江存储实现量产,业界的关注焦点开始转向企业能够盈利,或者说是能否应对国际厂商的竞争压力,毕竟目前处于存储器市场的淡季,存储芯片价格位于低位。但是具体分析可以发现,长江存储选择目前这个时机实现规模量产也并非完全不利。

根据集邦咨询发布数据,第二季度NAND闪存合约价跌幅仍相当显著,第三季度仍将维持跌势。但是,从中长期来看,多数业者却看好未来存储市场前景。美光科技高级副总裁兼移动产品事业部总经理拉杰·塔鲁里在接受记者采访看好5G对智能手机的拉动以及自动驾驶、VR/AR对存储器的长期需求,预测未来几年无论DRAM还是NAND在手机中的容量都将进一步增长,其中DRAM平均增长率将达到15%-17%,NAND将达到25%-30%。

集邦咨询则预测,随着超大规模数据中心的成长,将带动存储器需求增加,DRAM与NAND的价格有望在2020年止跌反弹。甚至有乐观者估计,第四季度NAND 闪存价格就将止跌回升。

国际存储器大厂如三星往往选择在下行周期时加大投资,业界称之为逆周期投资。长江存储选择在这个时机量产,量产爬升需要一段时间,当产量达到一定规模时,市场有可能正好转暧,选择这个时间规模量产,并非不利。中国是全球最主要NAND闪存市场之一,中国也不应有所退缩,真正存储芯片市场决胜的时间往往在下一个周期展开。

Xtacking 2.0将被开发

技术创新才是决定企业成败的关键因素。长江存储量产64层3D NAND采用了自主研发的Xtacking架构。Xtacking是长江存储在去年FMS(闪存技术峰会)首次公开的3D NAND架构,荣获当年“Best of Show”奖项。其独特之处在于,可在一片晶圆上独立加工负责数据I/O及记忆单元操作的外围电路,这样的加工方式有利于选择合适的先进逻辑工艺,让NAND获取更高的I/O接口速度及更多的操作功能。

长江存储联席首席技术官、技术研发中心高级副总裁程卫华表示:“通过将Xtacking架构引入批量生产,能够显著提升产品性能,缩短开发周期和生产制造周期,从而推动高速大容量存储解决方案市场的快速发展。”

长江存储还宣布正在开发下一代Xtacking2.0技术,Xtacking 2.0将进一步提升NAND的吞吐速率、提升系统级存储的综合性能、开启定制化NAND全新商业模式等。未来搭载Xtacking 2.0技术的长江存储第三代产品将被广泛应用于数据中心,企业级服务器、个人电脑和移动设备等领域。

3D NAND闪存是一种新兴的闪存类型,通过把内存颗粒堆叠在一起来解决2D或者平面NAND闪存带来的限制。中国首次实现64层3D NAND闪存芯片的量产,使得中国存储行业更上一层楼。

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