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国产存储器横扫江湖,以技术力量谋求突破!

国产存储器横扫江湖,以技术力量谋求突破!

科技


作者:二马路的冰

排版:果茶卷兮

出品:SOlab

深度好文,2794字=9分钟阅读




在数十万种芯片中,DRAM芯片和NAND闪存芯片占据市场份额分别约为13%和12%,占据第一位和第二位!


其中,DRAM芯片长期被韩国三星、SK海力士和美国美光三大巨头所垄断。NAND闪存芯片则被韩国三星、SK海力士、美国美光、日本铠侠、美国西部数据五大巨头所垄断。中国存储三剑客—长江存储、合肥长鑫和福建晋华中,合肥长鑫和福建晋华主攻DRAM芯片,长江存储则主攻NAND闪存芯片。


长江存储成立于2016年12月22日,当时,清华紫光出资197亿元持有长江控股51.04%股权。该项目一期和二期投资达240亿美元。毫无疑问,长江存储是当之无愧的中国存储器第一剑客。



福建晋华首先中枪



2018年10月29日,美国商务部将福建晋华列入了“实体名单”。2018年10月30日,美国应用材料、泛林集团(Lam Research Corp)等厂商技术人员被迫撤出了福建晋华,福建晋华产线设备进入了停机状态。


据报道,当时福建晋华产线距离成功投产差不多就剩3个月的时间。


目前,晋华依然在美国“实体名单”上。



  福建晋华的无罪抗辩。图源:福建晋华



中国存储三剑客均中枪



2022年10月7日,美国工业与安全局发布了一系列新的出口管制措施,规定美国供应商在向生产18nm或以下的DRAM芯片、128层或以上的NAND闪存芯片、14nm或以下的逻辑芯片的中国企业出口设备时,必须进行逐案审查(case-by-case basis)。 


至此,中国存储三剑客—合肥长鑫、长江存储和福建晋华均陷入先进制程困境。当然,合肥长鑫和长江存储的成熟制程设备不在禁运名单之中。



  2019年9月,长江存储核心厂区  图源:长江存储



长江存储的快速崛起与阵痛



2022年8月,长江存储正式发布200层+3D NAND闪存芯片产品X3-9070,这是基于晶栈3.0(Xtacking 3.0)架构的第四代3D TLC NAND闪存芯片。长江存储首创的Xtacking 3.0相比上一代产品,X3-9070性能提升50%,功耗降低25%。


另外,该架构可以实现高效的产品开发效率,和同类厂商相比大约能减少3个月的开发时间。


X3-9070是中国有史以来存储密度最高的闪存颗粒,2022年12月开始进行量产。



  中国有史以来储存密度最高的内存X3-9070.图源:长江存储



有报道称,苹果正在考虑在iPhone 14手机中选用长江存储的3D NAND闪存芯片。由于美国国内舆论的压力,苹果不得不改变该采购计划。


2022年12月15日,美国政府将长江存储等36家中国科技公司列入了“实体清单”。


2023年3月20日,国家监委对赵伟国涉嫌职务犯罪问题进行了立案调查。



  国家监委的立案调查。 图源:中央纪委国家监委网站



赵伟国(长江存储原董事长)涉嫌贪污、为亲友非法牟利、背信损害上市公司利益犯罪,且在党的十八大后不收敛、不收手,性质严重,影响恶劣,应予严肃处理。



中国反击,对美光公司产品进行安全审查



2023年3月31日,国家网信办发布声明宣布,对美国存储芯片大厂美光公司的产品进行安全审查。


美光公司约11%的销售额来自中国大陆。声明一出,美光在纽约的股价应声下跌4.4%,是3个多月来最大的单日跌幅。



  关于对美光公司在华销售产品启动网络安全审查的公告。 图源:国家网信办



2023年4月3日外交部发言人毛宁主持例行记者会。


路透社记者:中国网信办宣布将对美国芯片制造商美光公司在华销售产品启动网络安全审查。可否介绍具体情况?


毛宁:中国有关部门依据法律法规对影响或者可能影响国家安全的网络产品进行网络安全审查,是为了维护国家安全而采取的正常监管措施。无论是中国企业,还是在华经营的外国企业,都必须遵守中国的法律法规,不能危害中国国家安全。


  2023年4月23日外交部发言人毛宁主持例行记者会,图源:外交部



外交部回应美国促韩国勿填补中国市场缺口



2023年4月24日,英国《金融时报》报道,若美国最大存储晶片(芯片)制造商美光被禁止在中国销售晶片,美国要求韩国政府敦促韩国晶片制造商不要填补中国市场的缺口。


白宫并未就《金融时报》的报道置评,仅表示拜登政府和尹锡悦政府致力于协调半导体业的投资、保护关键技术以及解决经济胁迫问题。


2023年4月24日,外交部发言人毛宁主持例行记者会。


路透社记者:有报道称,美国要求韩国,如果中方禁止美光公司销售存储芯片,不要在中国扩大销售以填补芯片缺口。发言人对此有何评论?关于对美光公司的调查,你能否提供更多的情况?


毛宁:中方已多次就美国对华芯片出口管制表明立场。美国为维护自身霸权私利,强推“脱钩断链”,不惜胁迫盟友配合美国对华遏制,严重违反市场经济原则和国际经贸规则,扰乱全球产供链稳定,损害包括中国在内各国企业的利益,是典型的科技霸凌和贸易保护主义做法,这种自私自利行径不得人心,中方坚决反对。


我们呼吁有关国家政府和企业明辨是非,共同维护多边贸易体制,维护全球产业链供应链稳定。


美国美光公司的情况,我们此前已经介绍过。中国有关部门依据法律法规对影响或者可能影响国家安全的网络产品进行网络安全审查,是一种正常的监管措施。


  2023年4月24日外交部发言人毛宁主持例行记者会,图源:外交部



长江存储发力国产设备



近日,联合早报、南华早报等媒体报道称,为了对抗美国对华半导体设备出口限制,长江存储向中国半导体设备制造商北方华创(Naura Technology)、中微半导体(AMEC)等下了大量制造设备订单,并即将正式恢复3D NAND的生产。 


据《南华早报》报道,美国去年对中国实施出口管制,限制中国使用美制的设备生产芯片。之后,美国设备供应商科磊股份(KLA Corp)、泛林集团(Lam Research Corp)停止对长江存储提供芯片生产设备的销售和服务,导致公司的芯片量产计划大受打击。


据《南华早报》报道,一名不愿公开姓名的业内人士透露,长江存储已经加倍努力与中国供应商合作,以制造基于Xtacking 3.0架构的芯片。这项代号为“武当山”的顶级机密项目已取得进展。



芯光社特邀专家的解读



首先,3D NAND闪存芯片的量产并不需要EUV光刻机。3D NAND闪存芯片层数是性能最关键技术指标,层数越多,单位空间存储密度就越大,总存储容量越容易提升。当然,接口速度、可靠性、随机读取性能、能耗、每单元位数等指标也很重要。


3D NAND闪存芯片的立体结构更依赖于刻蚀机和物理沉积设备,而不是光刻机来实现。当然,水浸没式193nm 光刻机是量产高性能3D NAND闪存芯片的必要前提。


其次,芯片制造的九大核心设备包括:氧化扩散机,薄膜沉积设备,光刻机,涂胶显影机,刻蚀机,离子注入机,CMP抛光设备,检测设备,还有贯穿多个工序的清洗机。只要一个先进制程的核心设备被卡(成熟制程的核心设备目前并没有被禁),整个芯片生产就会中断。


在这九大核心设备中,中国光刻机目前仍然停留在90nm技术水平,这是最为落后的环节,不能替代荷兰ASML公司或日本Nikon公司生产的193nm光刻机(日本Canon公司不生产193nm光刻机)。中国生产的检测设备仍不能有效替代美国KLA公司(制程检测之王)制造的测量工具,这是第二落后的环节。


最后,芯片产业链分为三大环节,上游主要为EDA工具、IP核及设计、设备和材料;中游主要为芯片制造和封测;下游为芯片产品端,包括集成电路、分立元件和传感器等。这三大环节,或多或少,中国大陆依然存在“卡脖子”难题。




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