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国产存储技术的长处与短处:技术突破的实力有,差的是时间

文章作者:作者 人气:发表时间:2023-11-27 14:56:35

根据韩媒 Business Korea 报道,市场内部人士透露,随着中国大陆加大对存储器产业的支持力度,过去几年已经有了长足的进步,在 NAND 闪存方面,和三星、SK 海力士等全球领先企业的技术差距缩短到 2 年。

该业内人士指出:“虽然 DRAM 依然保持 5 年以上的技术差距,不过由于 NAND 技术壁垒较低,中国企业在大力扶持下快速追赶,不断缩小差距。中国企业的 NAND 产品虽然在市场竞争力上还存在不足,但显然加快了追赶速度”。

报道中特别提及了长江存储,该公司在 2022 年闪存峰会(FMS)上,正式发布了基于晶栈 3.0(Xtacking 3.0)架构的第四代 3D TLC NAND 闪存芯片,名为 X3-9070。

国产存储技术的长处与短处:技术突破的实力有,差的是时间

长江存储宣布从 176 层到 232 层量产之后,遭到了外界的诸多质疑,不过该公司用了不到 1 年的时间,成功量产 X3-9070。

除了用于致态 TiPlus7100 系列 SSD,还被用在海康威视的 CC700 2TB SSD 上,这是首个进入零售市场的 200 + 层 3D NAND 闪存解决方案,领先于三星、美光、SK 海力士等厂商。

报道中还指出,随着半导体电路的小型化接近极限,中国企业正抓住先进封装(Efficient packaging)这个机会,进一步缩小技术差距。

在半导体业内,先进封装主要封装多个芯片,从而提高性能,被认为是克服挑战的关键。

中国大陆在半导体封装领域占有第二大市场份额,IT之家援引市场研究公司 IDC 的数据,去年长电科技、通富微电和华天科技三家公司进入全球前 10 大半导体封装(OSAT)公司,而韩国没有一间公司出现在榜单上。

NAND闪存已经发明36年

NAND闪存在当今社会中已随处可见,无论是在PC还是智能手机,或者其他日常生活中的各种电子产品。改变世界的NAND闪存来自于日本,东芝作为发明者于1987年推出了全球首个NAND闪存芯片,至今已有36年了。铠侠(Kioxia)是东芝原业务的继承者,目前仍是世界上最具规模的NAND闪存芯片生产商之一。

如果将时间拨回到1987年,或许很难想象NAND闪存会得到如此广泛的应用,对世界科技发展有如此深刻的影响。经过了35年的发展,NAND闪存的规模已达到了700亿美元。芯片存储密度也从4Mb发展到了1.33Tb,增长了333000倍。NAND闪存的出现,使得不少电子产品最终得到了普及,从早期的数码相机、条形码扫描仪和个人数字助理(PDA),到现今的智能手机、平板电脑、车载信息娱乐系统和可穿戴设备等。若没有NAND闪存,或许有些产品根本不会存在。

铠侠美国公司高级副总裁兼首席营销官Scott Nelson表示,NAND闪存改变了游戏规则,并且经受住了时间的考验。未来铠侠还将引领前进的道路,继续投资和发展NAND闪存技术,使其存储密度更高、成本更低,进一步丰富生活中的各种应用。

国产存储技术的长处与短处:技术突破的实力有,差的是时间

长江存储实现全球领先

众所周知,在3D NAND闪存领域,有三大巨头,分别是三星、美光、SK海力士,这三大巨头,差不多垄断了全球的闪存市场。

不过2022年,中国大陆也有一家闪存厂商崛起了,那就是长江存储,长江存储是全球第一家量232层堆叠的闪存厂商,比三星、SK海力士、美光还领先。

在3D NAND闪存领域,232层堆叠是一项技术指标,因为对于3D NAND闪存而言,在工艺进入16nm后,就无法再一味的进行平面的工艺微缩了,比如提升到14nm、12nm等,这会导致闪存非常不稳定。

所以为了提升存储密度,大家是通过3D堆叠,即上下多层堆叠技术,而232层堆叠,即实现了232层堆叠,后续还会有更高的层数。

而评价存储芯片的性能指标,有几个参数,比如稳定性、读取速度,存储密度等。

近日,知名的芯片分析机构TechInsights,对长江存储(YMTC)、三星、SK海力士和美光最新的NAND Flash闪存芯片进行了比较,想要看看谁的存储密度更高。

先说三星,目前三星176层3D NAND的存储密度是10.87Gb/mm²,而三星的到232/238层的闪存,还没量产

再说SK海力士,目前其176层的存储密度为11.01 Gb/mm²,而232层的闪存还没量产,所以数据未知。

美光的176层产品的存储密度为10.27 Gb/mm²,而其最新量产的232层芯片位元密度则为14.60 Gb/mm²。

最后再说说长江存储的产品,按照TechInsights的测量,232层的产品已经达到了15.03Gb/mm²,为目前最高的密度。

存储密度越高,意味着成本越低,因为可以在同样大小的硅晶圆片内,实现更大的容量,这也代表着技术的先进性。

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国产存储芯片利基市场

目前,无论是DRAM还是NAND Flash市场,都呈现出海外企业寡头垄断的格局。我国的大部分厂商仍在与国际龙头企业进行错位竞争,主要聚焦在利基型市场。

早期全球领先的企业如三星、海力士和美光通过大量资本投入进入了DRAM存储器领域,并逐步积累了显著的市场竞争优势。当前全球DRAM晶圆市场目前主要由这三家企业主导。

据Omdia数据显示,近十年来,以上三家DRAM晶圆原厂每年都需要投入数十亿美元用于固定资产投资,且这一趋势呈波动式增长。这充分表明,DRAM晶圆设计与制造行业有着相当高的资本门槛。

国内产业链布局厂商中,兆易创新和北京君正这两家企业都在布局DRAM和Flash市场。兆易创新是国内领先的半导体设计企业,其产品涵盖了存储器、微控制器和传感器。北京君正则于2020年收购了北京矽成100%的股权,其产品主要包括微处理器芯片、智能视频芯片、存储芯片和模拟与互联芯片。此外,普冉股份是国内非易失性存储领域的领先芯片设计企业之一,其主要产品包括NOR Flash和EEPROM。普冉股份凭借其独特的SONOS工艺和40nm的领先制程,在中小容量领域具有突出的低功耗和高性价比优势。