八年守冷板凳，一度推倒重来丨国产高性能NOR Flash存储器或将量产

创立一家企业——对多数创始人，都是他们人生的高光时刻；但对中天弘宇集成电路责任有限公司董事长张佳，却是她人生的危机时刻。

“2015年，我作为投资人，投资了存储器领域。但实际研发中，团队才发现：最初设计的技术路线完全没有可行性；唯一的出路，是全盘推倒重来。2018年，我迫不得已亲自接手项目，重新注册公司。”她说。

存储器是手机、电脑等电子设备实现存储功能的主要部件。技术壁垒高、研发周期长、国际竞争激烈，使得这一领域的创新创业难度极大。

主流工艺技术存在瓶颈，是曾经作为投资人的张佳看中这一细分领域的重要原因。用她的话说，“在NOR Flash领域，已经20年来没有重大技术突破了。”

据介绍，当前的存储器主要有内存和闪存两种：内存主要使用DRAM，闪存主要使用NAND Flash和NOR Flash。后两者中，NAND Flash容量大、成本低、不能直接运行代码，常用作数据存储；NOR Flash容量小、成本高、可执行代码，常用作代码存储。

张佳说，近年来，随着消费电子、物联网、智能手机等需求推动，NOR Flash由于其非易失性、随机读取速度快、可靠性高、可执行代码等优势，市场规模逐年增长。特别是以智能座舱控制器、5G基站、卫星通讯、航空航天、可穿戴设备等为应用场景的大容量产品，市场规模快速成长。

然而，目前NOR Flash主流工艺路线存在技术瓶颈，受编程原理和单元结构限制，微缩难以推进，长期停留在45纳米以及更落后的制程。此外，由于其一段时间以来应用市场远小于NAND Flash和DRAM，境外公司基本停止了对其主流工艺的研发。

底层技术另辟蹊径

“作为投资人，我们前期做了充分调研，还请了一些国外专家，设计了一条看似完美的‘天花板’路线。”张佳说，“实际研发中，浪费了两年多时间，我们才发现最初的技术路线完全没法落地，走了太多弯路。”

困境之中，她亲自创业。整个团队重新思考、重新探索，还聘请多位专家、院士指导，终于找到一条新的出路。

据介绍，相较于传统的NOR Flash采用热电子注入的编程方式，采用新技术后，产品不仅生产功耗更低，而且存储容量更大。

在新型存储器的研发过程中，张佳和中天弘宇已经坐了8年冷板凳。“8年来，没有融资，没有宣传，默默搞研发，直到去年产品问世。研发过程中，有太多未知数存在，我们真正体会到了科研的艰辛。”她说。

“最让我记忆犹新的是2020年1月，在中国电子学会主办的一场专家鉴定会上，我们的技术被认定为‘在非易失存储领域属国际首创技术’。”她说。此后，团队愈发坚定信心，把新技术从概念落实到产品，进入了相对健康的良性循环。

部分型号已经量产

2021年8月，中天弘宇的初代存储器发布会上，中国工程院院士倪光南在视频致辞中评价：中天弘宇自主研发的核心技术在非易失存储领域属国际首创技术。勇于探索、积极进取，发展核心技术、底层技术，并拥有完整的自主知识产权，难能可贵。

张佳告诉记者，企业初代产品存储容量在4Mb-512Mb，目标现有小容量NOR Flash应用市场，适用于智能家居、智控平台等场景。目前，部分型号已经量产，并取得收入。企业二代产品采用全新编程原理、工艺技术，容量为2Gb-8Gb，目前已完成多轮数据验证，预计2Gb产品将于明后年开始从研发转入小批量量产。

张佳比较了市场现有产品，她认为，中天弘宇的产品在4Mb-1Gb的存储容量区间具有一定的性能优势；在1Gb-8Gb的存储容量区间，可从底层技术支持、拓展AIOT、信创等新型应用创新，提高方案可靠性和国产自主性。

如今，发明成果已在中国、美国、日本、韩国和中国台湾地区申请了成体系的50多项原创性发明专利。

栏目主编：张骏 图片来源：来自受访者

来源：作者：肖彤

国产存储器破局国际垄断

长期被国际巨头垄断的存储器市场终于迎来了中国玩家。

在面对和长江存储一起经历国产NAND FLASH从无到有的八家主要合作伙伴时，长江存储CEO杨士宁(Simon)说道：“存储不是一个好做的行业，我可以很负责任跟大家说，比我在英特尔做CPU还要难。”

而长江存储董事长、紫光集团董事长兼CEO赵伟国在现场也坦言，从2016年7月成立到现在三年多，长江存储这一“中国半导体有史以来最大的项目”，经历了从32层到64层研发，过程非常不容易，“回想这三年多，真的是有一种雄关漫道真如铁的感觉。”

与此同时，经历了一年多大萧条的存储器市场逐渐回暖，长江存储这一国产存储器厂商将迎来发展良机。

“超出预期”

存储器约占全球半导体产值的三分之一，市场高度集中。市场调研机构集邦咨询半导体研究中心(DRAMeXchange)信息显示，2019年第三季度，三星、铠侠、西部数据、美光、英特尔和SK海力士六家占据了全球99.3%的NAND Flash市场份额。赵伟国称其是一个“非常血性的行业，非常惨烈”。

不过，被客户评价“踏实、不虚浮”的杨士宁对自己的产品较为自信，“这是我们第一次全线推出Xtacking技术，我们在64层这一代存储密度达到了全球最优，和竞争对手96层的产品差距在10%之内。所以只要我们有规模，64层的产品还是可以有毛利的，现在主要的瓶颈在规模上。”

Xtacking是闪存的一种创新架构，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能获取更高的I/O接口速度及更多的操作功能。当两片晶圆各自完工后，Xtacking只需一个处理步骤即可通过数百万根垂直互联通道(VIA)将两片晶圆键合，合二为一。该技术架构在2018年美国FMS（闪存峰会）上获得大奖。

2019年9月，长江存储宣布，公司已开始量产64层256Gb TLC 3D NAND闪存，以满足固态硬盘、嵌入式存储等主流市场应用需求。目前，这一产品在市场上反馈良好。

群联电子已将长江存储第一代32层闪存导入其国内所有的产品，包括机顶盒、智能音箱、数码电视等已经在积极出货，“证明产品没有问题，往后到第二代64层产品，我特别惊讶，因为看到问题比其他日系、韩系、美系企业的少，这些企业从第一代到第二代一直会有重复的问题出现。”群联电子董事长兼CEO潘健成指出。

对于产品质量和定位，杨士宁强调：“我们守住了产品质量的底线，大家现在知道长江存储出去的东西，不是最低端的、在地摊上卖，我们至少要达到企业级规格。”

除了技术，生态是制约国产芯片发展的重要因素。电子产品只有进入应用不断迭代才能不断提高。国产存储器要壮大自然也离不开市场和生态。群联长期专注于闪存主控的开发与存储方案的整合，透过群联自有技术与IP，整合长江存储的3D NAND闪存，协助扩大市场的应用与普及率。

潘健成谈到，长江存储与群联不仅是NAND原厂与主控厂的关系，更是技术、产品、应用及市场等全方位的长期伙伴关系。“我们从第一天就一起共同开发，开发完之后产出东西就买走，前期可能有一些瑕疵，我们用自己的主控修好，应用到所有不同的商品去，这是业务角度；我们运用我们的能力，跟一群伙伴把闪存放射到所有系统应用去，这就是生态。”他笑称，这三年公司对长存倾注所有资源，“光飞武汉的班次不知道飞了多少次。”

中国闪存市场指出，在2020年其他原厂缩减渠道供应时，长江存储若选择切入渠道市场、补充供给，十分合理，也可以更好平衡全球闪存市场供应格局。蔡华波告诉记者，引入长江存储这一新竞争者可以提高与其他供应商的议价能力，保留竞争。

同时，国内供应商可以提高本土供应的时效性，后续的支持力度也会优于海外厂商。“因为市场在中国，为了缩短供应链都放在国内生产，成本就降低了。现在国内供应链包括封装成长都很快，所以可以在国内生产，国内销售。”江波龙电子董事长蔡华波指出。

市场回暖

自2016年以来的存储器价格持续上涨曾让三星打败英特尔，成为全球最大的半导体厂商。到了2018年9月，存储器开始走下坡路。

不过，在2019年第三季度跌至低谷后，存储器市场又开始回暖。市场调研机构IC Insights 称，2020年IC市场回暖，NAND FLASH2020年以19%的增长率领涨。

集邦资讯称，2020年第一季NAND Flash价格持续上涨。基于淡季需求表现不淡，供给增长保守以及供应商库存已下降，各类产品合约价在2020年第一季均可望持续上涨。

潘健成告诉记者，目前NAND FLASH供应非常紧缺，“我创业十年以来第一次看到这么紧。因为5G元年来了，游戏机跑出来了，容量翻倍。2017、2018年（闪存）不赚钱、赔钱，（厂商）扩产动作放慢了，将造成2020年整年紧张。可能2021年上半年稍微弱一点，下半年又会好起来。”

随着5G、AI、智能生活、智慧城市带来的个人消费电子和大规模数据中心的快速发展，市场对3D NAND闪存的需求将越发白热化。

蔡华波认为，长江存储进入市场的时机非常好。“过去两年市场很惨痛。在市场低价时，长江存储可以静下来做研发，等市场需求起来时产能也在爬坡，对长江存储是好事。”

不过，正如杨士宁提到的，长江存储正面临产能爬坡的挑战。

根据长江存储市场与销售资深副总裁龚翊介绍，目前长江存储有一座12英寸晶圆厂，规划满产的产能为10万片/月，预计2020年底前产能将达5万~10万片/月，后续将根据市场情况进一步扩大。据第一财经了解，目前产能约为2万片/月。

据报道，长江存储副董事长杨道虹日前表示，将尽早达成64层3D闪存产品月产能10万片，并按期建成30万片/月产能。

龚翊披露，按计划今年年底前集成长江存储3D NAND闪存的产品将逐步面市。首先是针对电子消费产品和手机的市场，随后将会针对PC和服务器提供SSD产品。其中，在固态闪存市场将会根据客户需求，先后推出面向PC、服务器以及大数据中心的产品。

长江存储未披露目前的良率，不过杨士宁确认，下一代产品规划将跳过96层，直接进入128层3D NAND闪存研发。虽然完成了万里长征第一步，但长江存储的担子依旧不轻。2020年，三星、SK海力士、美光、铠侠、西部数据等国际主流厂商将全面进入128层3D NAND，长江存储仍需奋力追赶。

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