device命名nand东芝美国封锁无效？国产存储芯片突破欧美日韩垄断，量产232层技术

发布时间 : 2024-10-06

作者 : 小编

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美国封锁无效？国产存储芯片突破欧美日韩垄断，量产232层技术

在刚刚召开的2022年闪存峰会上，国产芯片巨头--长江存储 再次宣布重磅消息，基于国产芯片架构晶栈3.0（Xtacking 3.0）的第四代3D TLC NAND闪存芯片正式量产商用，命名为X3-9070，它的问世有两个重要意义：

第一点：这是世界上首款真正量产且进入消费者市场的232层3D NAND闪存芯片 ，目前致态TiPlus7100系列SSD、海康威视的CC7002TB SSD都已经使用了该芯片，比国际同行三星、美光、SK海力士早了一步，可喜可贺！

第二点：芯片所采用的晶栈架构是完全由长江存储所自主研发的 ，是真正100%中国的知识产权，未来不用担心被欧美继续卡脖子的问题。

成功的路上总不是一帆风顺，就在两个月前，美国已经在谋划要对长江存储进行“华为式”的打压，这场较量还会继续持续下去。

什么是NAND闪存？

NAND Flash全名为Flash Memory，属于非易失性存储设备(Non-volatile Memory Device)。可能名字听起来陌生，其实大家每天都在跟NAND闪存芯片打交道，比如最常见的手机、笔记本电脑、iPad等，其中用于存储数据的“内存条”就是NAND闪存，没有它，大到服务器、小到手机手表，都无法正常工作。

一直以来，NAND闪存技术都牢牢掌控在欧美日韩手中，它首先由日本的东芝（现改名铠侠）在1987年发明，后来被三星、海力士、美光、英特尔等巨头发扬光大，长期以来这几家国外巨头牢牢霸占着全球95%以上的NAND闪存市场。

作为一项战略性技术，拿下NAND闪存一直是国内芯片巨头争相实现的目标，但是由于欧美技术的垄断，厚厚的专利墙，使得我们一直无法实现真正突破，只能以跟随者的角色存在，无论是良品率、稳定性还是成本，都处于劣势。

晶栈-国产NAND 3D架构：更快、更高、更灵活，打破欧美日韩垄断

时间来到2010年前后，随着NAND技术演进到3D架构，一直作为跟随者的长江存储厚积薄发，彻底打破国外垄断，终于拿出属于中国的“倚天剑”--晶栈架构！

在晶栈架构推出前，市场上的3D NAND主要分为传统并列式架构和CuA架构。长江存储通过创新布局和缜密验证，经过长达9年在3D IC领域的技术积累和4年的研发验证后，终于将晶圆键合这一关键技术在3D NAND闪存上得以实现。

更快

晶栈架构使3D NAND能拥有更快的I/O传输速度。 晶栈可实现在两片独立的晶圆上加工外围电路和存储单元，这样有利于选择更先进的逻辑工艺，从而让NAND获取更高的I/O接口速度及更多的操作功能。当两片晶圆各自完工后，只需一个处理步骤即可通过数十亿根垂直互联通道(VIA)将两片晶圆键合，合二为一。

更高

晶栈创新架构使3D NAND能拥有更高的存储密度。 晶栈可实现在两片独立的晶圆上加工外围电路和存储单元，这样有利于选择更先进的逻辑工艺，从而让NAND获取更高的I/O接口速度及更多的操作功能。

更灵活

晶栈模组化的工艺将提升研发效率并缩短生产周期。 晶栈技术充分利用存储单元和外围电路的独立加工优势，实现了并行的、模块化的产品设计及制造，产品开发时间可缩短三个月，生产周期可缩短20%。此外，这种模块化的方式也为引入NAND外围电路的创新功能以实现NAND闪存的定制化提供了可能。

提防美国的伎俩

随着人类科技发展，现代社会正式进入电子化阶段，到处都是一个个的“小电脑”，比如手机、平板、监控系统、通信基站、云服务器等等，这些所有设备都离不开存储器，因此，NAND闪存技术绝对算得上一项保障国家安全的底层技术。

举个例子，2019年美国对华为的打压中，就严格限制了三星、海力士、美光等芯片巨头向华为提供闪存，这也直接导致了华为的服务器产品、通信设备甚至手机等消费类产品举步维艰。

就在2个月之前，美国多位重量级国会议员提议将长江存储列入实体列入“未经验证清单”，理由是长江存储供货华为可折屏幕的新旗舰手机Mate Xs 2，已违反美国出口管制规定。

31家未经核实的名单如下：

北方华创磁电科技有限公司（三级孙公司，主要做机械部件）

北京普科测控技术有限公司

中检集团南方电子产品测试股份有限公司

中国地质科学院矿产资源研究所

中国科学院化学研究所

重庆奥普泰通信技术有限公司

丹东无损检测

湖南大科激光有限公司

佛山華國光學器材有限公司

广电计量检测（重庆）有限公司

广西玉柴金兴机械有限公司

广电计量检测（北京）有限公司

嘉麟精密光学（上海）有限公司

丽水正阳电力建设有限公司

南京高华科技股份有限公司

宁波大艾激光科技有限公司

青岛科创质量检测有限公司

上海科技大学

苏州森川机械科技有限公司

天津光谷光电子孵化器有限公司

中国科学院大学

上海理工大学

广东先导先进材料股份有限公司

武汉生物制品研究所有限责任公司

武汉聚合光子技术有限公司

西安中盛圣远科技有限公司

长江存储科技有限责任公司

可以看出，美国依然在通过长臂管辖的伎俩，不断阻挠我国芯片产业的崛起，长江存储虽然已经掌握了具有自主知识产权的3D NAND技术，但是由于芯片制造部门依然依赖含有美国技术成分的设备，所以仍然有待突破。

好消息是，经过了3年的蛰伏之后，以华为海思为代表的国产芯片巨头，正在加速催化纯国产芯片制造产线，预计明年就会有纯国产28nm制程的芯片问世，这对长江存储等芯片巨头也是一个重大利好 ，不远的将来，就可以用中国技术制造中国芯片了！

东方欲晓，只争朝夕，加油吧！

东芝停工两周后，全球功率半导体影响几何？

来源：内容由半导体行业观察（ID：icbank）编译自「jbpress」，谢谢。

位于日本石川县能美市的加贺东芝电子的功率半导体生产据点有员工约2,000名，由于发生了聚集性的新冠肺炎感染（约20名员工感染新冠肺炎），加贺东芝电子不得不在4月16日-4月30日期间停工生产。

截止本稿发行，有媒体报道称TSMC、Seiko Epson（日本富士见事业所）等半导体相关工厂都相继出现了新冠肺炎感染者，而加贺东芝电子（以下简称为：加贺东芝）是首个因新冠肺炎而停工的半导体工厂。

什么是功率半导体？

由于加贺东芝因出现了聚集性新冠肺炎感染者，因此不得不将功率半导体工厂停工2周的时间，下面就功率半导体展开叙述。

所谓功率半导体，是一种只要存在电就必须需要的半导体，其功能有如下：将直流转换为交流（逆变器，Inverter）、将交流转换为直流（整流器，Converter）、改变交流的周期数（转换频率）、改变直流电压（调压器）等。

作为我们身边的功率半导体，在为个人电脑、智能手机的锂电池充电的AC转换接头中，有将AC转换为DC的“AC/DC整流器（Converter）”这种功率半导体。此外，混合动力汽车（HV）、电动汽车（EV）也有为锂电池充电的AC/DC整流器，且为了使锂电池促使发动机启动，搭载了“AC/DC逆变器（Inverter）”这一功率半导体。

拿人体来举例说明，处理器、存储半导体相当于人类的大脑（如图1）、智能手机和数码相机上搭载的CMOS图像传感器相当于人类的眼睛，那么，功率半导体就相当于人类的肌肉和心脏。

图1：功率半导体的作用是什么？（图片出自：jbpress）

全球功率半导体市场及各家企业的市场占比

下图2是全球功率半导体市场的推移表，功率半导体不像DRAM和NAND等存储半导体一样有那么“华丽”的跌宕起伏，据市场预测，其年度增长率基本保持在5.7%（由于新冠肺炎的影响，曾经预测2020年市场规模将会出现大幅度下滑）。

图2：功率半导体的全球市场规模（2019年以后为预测值）。（图片出自：2019年4月19日召开的“第二届东芝技术沙龙”的资料。）

东芝在2019年4月19日召开的记者招待会上表示，在众多功率半导体中，东芝将会继续专注于以下三个领域：高功率半导体（High Power，Insulated Gate Bipolar Transistor、IGBT，主要用于EV和智能手机等的电池产品方向、且需求旺盛）、高耐圧FET（Field Effect Transistor）、低耐圧FET。2019年这三个领域的市场规模超过了1兆日元（约人民币600亿元）而2023年将会增长至约1.2兆日元（约人民币720亿元）。

另外，2017年的各家功率半导体企业的市场占比如下图3所示。其中，排名第一的为德国的英飞凌（26.4%）、第二位为美国的安森美（Semiconductor（10.0％）、第三位为三菱电机（8.6%）、第四位为东芝（6.5%）、第五位为欧洲的ST Microelectronics（5.7％）、第六位为富士电机（5.5％）。

图3：各家功率半导体企业所占市场份额。（图片出自：HIS Markit的数据。）

功率半导体因被搭载的产品不同，其要求的性能也不同；而且，如果要生产功率半导体，长年的生产经验也是必不可少的，如今，功率半导体的巨头被欧美、日本企业霸占。对于韩国、台湾、中国大陆企业来说要进军功率半导体行业有着较高的壁垒，同时对日本的三菱电机、东芝来说这也是未来可能快速发展的潜力领域。

加贺东芝是功率半导体的核心生产据点

在东芝Device & Storage公司，有加贺东芝和姬路半导体工厂两处生产功率半导体。其中，加贺工厂的业务涉及产品设计、研发、前段工序、后段工序等业务，可以说是极其重要的核心据点。

就加贺东芝的功率半导体明细而言，以8英寸来说，EV等车载方向约占30%，火车等工业设备方向约占25%-30%，智能手机等电子设备约占40%-45%。

其中，EV方向的功率半导体订单量尤其大，在2017年的工厂面积的基础上，2019年扩大到1.2倍，2020年计划扩大到1.5倍，如果EV方向的需求继续增长，也考虑建设新厂房（加贺东芝在记者招待会上表示）。

东芝为了避免过多的债务，不得不卖出了“心爱之物”—NAND业务。对于失去了NAND的东芝而言，功率半导体是既可以带来稳定收益、又有前景的业务。

作为核心生产据点的加贺东芝，由于发生了聚集性的新冠肺炎感染，不得不停工两个礼拜。这对东芝的经营团队来说是一场不胜痛心的事故。

哪怕缺少一样半导体产品，也无法生产出成品

看起来不起眼的半导体产品，哪怕缺少一样，也无法生产出完整的成品。人们认识到这一点的契机在于2011年3月11日爆发的东日本大地震时，生产车载半导体的瑞萨电子的那珂工厂（日本茨城县）由于受灾，导致丰田汽车的普锐斯（Prius）等车型直接停产。

汽车厂商的上游供应商可以分为Tier1-Tier4，且具有金字塔形的产业结构。对于位于金字塔顶端的整车厂丰田汽车来说，瑞萨等半导体厂家被归为Tier3，且二者之间没有直接的业务往来。

丰田汽车为了降低对电装的依赖程度，分散了各Tier1之间的业务。也就是说，这是为了规避风险。然而，经由原本应该被分散的Tier1、Tier2，所有的车载半导体都集中到了瑞萨一家公司上。（如下图4）

图4：汽车行业的供应链（2011年的半导体）。（图片出自：jbpress）

由于2011年的东日本大地震，导致瑞萨的那珂工厂受灾，车载半导体生产完全停工，最终导致丰田的普锐斯（Prius）完全停工。可以说，当时的丰田汽车彻底“崩溃”！因此，丰田汽车和电装向瑞萨的那珂工厂输送了约2,500名员工进行支援。

一辆汽车约由3万个零部件构成，哪怕缺少一个小小的零件，也无法生产出整车。同样道理，我们每天使用的智能手机、居家办公使用的个人电脑都离不开半导体。对于智能手机和个人电脑来说不可或缺的半导体不仅包含了处理器、存储半导体，还有加贺东芝等企业生产的功率半导体。

对日本政府、厚生劳动省等相关部门的期待

2001年IT泡沫破裂，2008年发生了雷曼冲击、2011年发生了东日本大地震。然而半导体行业却依旧在保持增长（如下图5）。2018年全球半导体出货总金额为4,687亿美元（约人民币32,809亿元），出货数量约为1兆44亿个，二者都刷新了历史新高。

图5：全球半导体出货金额、出货数量。（图片出自：笔者根据WSTS的统计数据制作了此图。）

如今全球约有77亿人，平均每人每年消费价值约61美金（约人民币427元）的半导体，也就是约130个半导体。这两个数字可能会因为2020年爆发的新冠肺炎而暂时下降，然而，未来毫无疑问肯定还会继续增长。

对于人类的文化生活、经济活动来说，半导体已经是极其重要的因素之一。如果说没有“螺丝钉、钉子”就无法建造房屋；那么如果没有半导体这一“螺丝钉、钉子”的话，也无法生产所有的电子设备、汽车和铁路和飞机等交通网络、电机和煤气和生活用水等社会的基础设施，最终无法维持社会的运转。

现在我们只能祈祷加贺东芝半导体能在5月1日以后正常复工。此外，我们希望日本政府、厚生劳动省等相关单位对如今正在运营的半导体工厂（比方说，原东芝存储半导体铠侠、CMOS厂家索尼、车载半导体厂家瑞萨等）提出一旦发现员工出现疑似新冠肺炎症状，立即做PCR检测的要求。仅靠医疗机构、公共交通机构的员工很难实现更有效的工作效率。

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