紫光64层NAND量产，打破外商垄断关键一战

【文/科工力量专栏作者 铁君】

日前，长江存储正式对外宣布，其基于Xtacking®架构的64层256 Gb TLC 3D NAND闪存正式量产，以满足固态硬盘、嵌入式存储等主流市场应用需求。经过多年的努力，紫光在存储芯片上的高额投资终于收获硕果。本次长江存储量产64层NAND，一定程度上缓解了三星、SK海力士、镁光等公司的垄断局面，在当下的国际环境下，格外具有意义。

存储芯片市场被三星、海力士、东芝、镁光等大厂垄断

一直以来，存储芯片市场一直被三星、海力士、东芝、镁光等大厂垄断，三星、东芝、闪迪、镁光、SK海力士等国外巨头占据80%以上的市场份额，其中三星是领头羊，市场份额约38%。在DRAM市场，三星、SK海力士、镁光占据了超过90%的市场份额，其中两家韩国企业三星和SK海力士的市场份额加起来高达70%左右。

由于中国企业在NAND Flash和DRAM两种存储芯片方面的市场占有率微乎其微，且NAND Flash和DRAM被少数国际大厂所垄断，特别是韩国企业拥有非常高的市场份额，这直接导致存储芯片价格很容易受到垄断企业决策影响。由于三星公司因Note 7自燃事件遭受了60亿美元的损失，随后，存储芯片发生暴涨，进而带动固态硬盘、内存条、以及闪存卡等存储产品的价格就开始疯涨，镁光公司的NAND Flash 64GB MLC 颗粒在几个月内涨幅超过25％。

进而使华为、小米、OPPO、VIVO等整机厂商深受其害。

由于当下比较特殊的国际局势，NAND Flash高度依赖外商除了会使国内厂商在NAND价格上任凭外商摆布，还有可能受到国际复杂环境变化的影响，一旦供应被切断，对国内IT产业的打击是几乎是毁灭性的。由此看来华为等巨头寻找国产化“备胎”的计划尤为重要。长江存储在64层NAND上取得突破，未来将有效缓解了在NAND上单一依赖进口供应的局面，但是新供应链的导入需要时间，在短期市场上，长江存储的产品仍然无法大规模替代进口。

海外并购接连碰壁 自主研发取得成功

本次，长江存储在NAND上取得突破，是十多年持续研发的成果。早在2006年，武汉就投资100亿元启动武汉新芯项目，经过多年的磨砺和成长，武汉新芯在存储器领域已经有了一定成果。之后合肥、武汉等5座城市争夺存储器基地，由于武汉新芯在这方面已经有一定基础，因而最后武汉取得了胜利。随后，紫光等国有资本对武汉大量注资，并在将武汉新芯的基础上成立组建了长江存储。

在研发路线选择上，紫光选择同时走技术引进和自主研发路线。

就技术引进来说，紫光曾经试图以每股21美元，总价230亿美元的价格全面收购镁光，结果没能完成收购。紫光也试图以38亿美元收购西部数据15%股权，然后由西部数据出资190亿美元“曲线收购”闪迪，结果因受外部势力干涉最终不得不终止。之后，还传出紫光试图出资53亿美元收购SK海力士20%的股份，但该收购传闻最终也没有结果。

在海外收购频频碰壁的同时，紫光在境外持续高薪寻找优秀的人才，并严格遵守国际商业的道德规则，“只带人不带文件”，坚持“自己的技术要靠自己研发”，紫光集团还聘请了在中国台湾省有“存储教父”之称的高启全。在整合两岸技术团队之后，长江存储开启了自主研发之路，并在2017年完成32层NAND的小批量生产，在2019年完成了64层NAND量产。

可以说，紫光用实践说明了，在当下这个大环境下，与外商合作或并购的技术引进模式很难走通，与其并购或技术合作，不如直接挖人，组建自己的团队自主研发。毕竟，技术是随着人走的，人才是一家半导体企业最宝贵的财富。

长江存储独创Xtacking架构

长江存储本次发布的64层NAND采用了Xtacking架构。根据公开资料，长江存储搞出的Xtacking架构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，以让NAND获取更高的I/O接口速度及更多的操作功能。存储单元同样也将在另一片晶圆上被独立加工。当两片晶圆各自完工后，创新的XtackingTM技术只需一个处理步骤就可通过数百万根金属垂直互联通道将二者键合接通电路，而且只增加了有限的成本。

长江存储CEO杨士宁博士指出：

利用Xtacking技术，长江存储3D NAND闪存未来可带来更快的I/O传输速度、更高的存储密度和更短的产品上市周期。

还有材料指出：

紫光的64层的3D NAND得益于Xtacking技术，使得产品开发时间缩短三个月，生产周期可缩短20%，NAND I/O速度大幅提升到3.0Gbps，比传统3D NAND拥有更高的存储密度。这使得紫光的64层的3D NAND单位面积的存储密度可以接近国际大厂的96层3D NAND。

因此，紫光的64层NAND是具备一定市场竞争力的技术。根据长江存储的最新报道，64层NAND已于9月正式量产，2020年逐步提升产能，据业界传言，2020年底产能可望提升至月产6万片晶圆的规模。由于紫光的64层NAND性能逼近国际大厂的96层3D NAND，因而可以直接在商业市场与外商竞争。此前还有业界消息称，紫光会跳过96层NAND，直接研发128层NAND，力争在技术上进一步缩短与外商的差距，而这些消息目前还未得到官方的证实。

长江存储要重复京东方的突围之路

目前，长江存储只是技术上取得了突破，而且产能也比较有限。相对于三星、SK海力士、镁光、英特尔等国际大厂，无论在技术上，还是在市场份额上都有一定差距。长江存储在原材料、设备等方面对外商有较大依赖，在实现不被卡脖子方面依然任重道远。

因而对于长江存储正式宣布64层NAND量产，“沸腾体”或“厉害体”是不合时宜的。在未来几年内，由于要与三星等国际巨头拼刺刀，因而长江存储可能在未来5年内都很难赚到多少钱，甚至可能会重复京东方多年前连续亏损的发展历程。

比较让人担心的是，在媒体一轮“沸腾体”炒作后，之后几年因为企业营收和业绩不够“沸腾”，然后媒体又来一轮带节奏，抹黑长江存储。这并非杞人忧天，京东方就因为业绩不好看，被媒体誉为“A股亏损王”。

不过，长江存储也有很多有利的因素。首先是资本上紫光具备与国际大厂较量的实力，赵伟国曾经表示，计划筹集3700亿元为未来5年准备充足的“弹药”，因而紫光能够为长江存储提供充足的资金支持。

由于紫光体量巨大，产品线很全，不仅有NAND，还有PCIe NVMe SSD主控芯片，还有H3C这样的整机厂，内部可以进行垂直整合。

据小道消息，在2020年长江存储的64层NAND产能提升上来后，紫光麾下H3C的服务器、存储设备、智能终端将率先搭载长江存储的NAND。将来不排除向智能手机厂商组团推销展锐的SoC和长江存储NAND的可能性。这种垂直整合在长江存储NAND推向市场初期，能够提供非常关键的推动作用。一旦长江存储的NAND通过紫光系企业的推动获得市场认可，那么，国内其他企业自然会跟进，并使国外存储芯片企业在中国市场份额逐年降低。

期待在3至5年后，国人日常办公写的文稿，外出旅游的拍的照片，能够存储在国产的NAND里。

铁君（公众号 tieliu1888）

本文系观察者网独家稿件，未经授权，不得转载。

镁光nandflash MT29F32G08+STM32通用IO口驱动，实现fatfs文件系统

真的挺久没有写文章了，一是太忙了，二是素材也少。

这不最近使用镁光的MT29F32G08型号的nandflash，使用STM32作为控制器，但是我所用的STM32是不带FMC的，我也是想偷懒站在前人的肩膀上，但是网上没有找到STM32通用IO口读写MT29F32G08的，SDN啥的上去看了一下，且不说例程能不能用，都要充值，要办会员，大家都懂的，所以只能自己写了(咱就不明白了，有些人总是拿着一些开源的东西，自己改吧改吧，扔到网站上赚米，真的是良心大大滴坏了)。

驱动用的是网上下载的一个通用驱动nand_MT29F_lld，FTL层移植的原子哥的，这里展示一下STM32通用IO口读写MT29F32G08以及fatfs和USB模拟U盘的一些关键程序。

图1STM32通用IO驱动MT29F32G08

图2 通用驱动nand_MT29F_lld

图3，移植原子哥的FTL层

图4，fatfs移植，修改user_diskio.c的读扇区函数

图5，fatfs移植，修改user_diskio.c的写扇区函数

图6，fatfs移植，修改user_diskio.c的IO控制函数

图7，USB模拟U盘，修改usbd_storage_if.c文件的读函数

图8，USB模拟U盘，修改usbd_storage_if.c文件的写函数

接下来就是用文件系统存储数据了，我这里数据量比较大，一秒钟15hz，每一条记录32字节，凑够1024字节写一次csv文件。每个文件最大写32M，写满就生成新的文件继续写，每次上电遍历目录写的文件总数，生成对应的文件名。好了，继续截图~~

上电先生成新的文件名，并打开文件。

图9，上电生成新的csv文件

使用两个buffer轮流写入数据，写满32M就关闭当前文件，并生成新的csv文件继续写，文件总数超过1500个就在不再继续写，差不多存满了。

图10 上电期间不停写入数据

检测到USB插入，就关闭当前正在写 的文件，卸载文件系统。可以把写好的文件拷贝出来。

图11 检测到USB插入

设备已经运行了一会了，看看目录下面的文件和内容吧~

图12 log显示USB已经插入

打开我的电脑

图13 正常识别U盘

看看目录

图14 目录下文件

看看文件内容

图15 文件内容

看到文件格式内容都对，符合设计需求。

到这里就结束了，但是，凡事总有个但是，我这个系统没有备用电源，所以当系统断电而我正好还在写文件的时候，这个文件就会被破坏，打不开，而当fatfs在更新目录表信息，发生断电的话，那就是文件系统损坏了，下一次上电只能重新格式化，从头开始了，以前保存的数据都会丢了。对于这个问题，我暂时还没想到解决办法（在没有备电的情况下）。如果有人有招，就提出来我试试吧。

图16 网络配图

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