长江存储Xtacking技术:国产存储打败了美光、三星

来源:| 发布日期:2023-05-23 10:02

5月21日美光公司在华销售的产品未通过网络安全审查。审查发现,美光公司产品存在较严重网络安全问题隐患,国内关键信息基础设施的运营者应停止采购美光公司产品。

在美光被限制在大陆销售之后,长江存储在全球存储芯片不断降价的前提下,涨价了。是因为国外厂商在大陆销售受限,存储市场出现卖方市场,还是长江存储核心技术Xtacking又有新突破?

中国出手:停止采购美光

5月21日晚消息,美光公司在华销售的产品未通过网络安全审查。审查发现,美光公司产品存在较严重网络安全问题隐患,对我国关键信息基础设施供应链造成重大安全风险,影响我国国家安全。

按照《网络安全法》等法律法规,我国内关键信息基础设施的运营者应停止采购美光公司产品。

此次对美光公司产品进行网络安全审查,目的是防范产品网络安全问题危害国家关键信息基础设施安全,是维护国家安全的必要措施。中国坚定推进高水平对外开放,只要遵守中国法律法规要求,欢迎各国企业、各类平台产品服务进入中国市场。

3月31日,网络安全审查办公室曾发布公告称,为保障关键信息基础设施供应链安全,防范产品问题隐患造成网络安全风险,维护国家安全,依据《中华人民共和国国家安全法》《中华人民共和国网络安全法》,网络安全审查办公室按照《网络安全审查办法》,对美光公司(Micron)在华销售的产品实施网络安全审查。

公开资料显示,美光科技公司是一家全球领先的高级半导体解决方案供应商,是美国最大的电脑存储芯片生产商,也是全球仅余的三大存储芯片生产巨头之一。主要业务是生产多种形式的半导体器件,包括动态随机存取存储器、闪存和固态驱动器;主要产品包括DRAM、NAND闪存、CMOS图像传感器、其它半导体组件以及存储器模块。

截至美股5月19日收盘,美光科技(MU)股价68.17美元,涨0.89%,总市值746亿美元(约5227.9亿元人民币)。

长江存储宣布涨价

在3月31日,美光被网信办调查之后,白宫竟然不允许三星和海力士等国外厂商来填补中国市场空缺,客观情况下,这给长江存储创造良好的外部环境。

在美光被限制在大陆销售之后,长江存储在全球存储芯片不断降价的前提下,涨价了!5月16日消息,据供应链人士透露,长江存储原厂闪存正式开始涨价,幅度大约3-5%,比如256G已经涨价4-5美元(约合人民币28-35元)。

据悉,涨价最先影响的是企业级市场,消费级的现货市场可能还需要一段时间才会看到明显上涨。目前,长江存储致态TiPro7000 1/2TB分别只要579/1019元,TiPlus7100 1/2TB更是仅为509/959元。

2021年到2022年,以三星为代表的存储公司出现库存激增,单价下滑的情况。原因之一是半导体行业处于下行趋势;其二是SSD市场飞速发展,成本已经大幅降低,再加上这一年来市场需求严重下滑,全球各大 NAND 厂商库存持续处于高位,因此为争夺出货量不得不开启降价模式,目前 SSD 可以说是来到了“白菜价”水平。不单单是大牌,目前很多小众品牌的固态硬盘已经杀到了接近机械硬盘的价位,例如部分采用长江存储泰山颗粒+ 联芸 1602 主控的固态硬盘目前已经来到了每 TB 200 元出头的程度。

而随着三星、美光、SK 海力士等品牌 NAND 颗粒已经开始逐步小幅拉升,大部分产品已经很长时间没有再继续降价。从中国闪存市场数据来看,NAND 指数已经有近两个月的时间稳定在一个区间,降价趋势已经大幅低于去年年底。在这种情况下,国产龙头企业长江存储自然也不愿意看到市场在继续下跌。

最新消息表明,长江存储的颗粒报价已经从上周开始抬升。长江存储涨价的原因:一是市场回暖;其二是,Xtacking 技术越来越成熟,引领行业。

长江存储Xtacking 3.0 最具颠覆性的技术之一

长江存储的核心技术叫做Xtacking,根据公开信息Xtacking代替已经进化到了3.0版本,长江存储最新发布的Tiplus71000产品,使用的是x3-9070.也就是传说中的232层3DNAND颗粒,虽然长江存储公布Xtacking3.0的时间点晚于美国,但相关产品却先于美国上市,那么可以得出这样一个结论,长江存储是世界上第一个量产232层3DNAN公司。

作为中国领先的NAND存储器集成器件制造商(IDM),长江存储发展迅速。在2018年的闪存峰会(FMS)上首次推出了Xtacking 1.0架构,随后于2019年推出了Xstacking 2.0.

正如许多科技公司一样,2022年对长江存储来说是坐了一年过山车。首先是苹果计划将长江存储的128L芯片纳入其产品的消息,然后是美国政府对长江存储实施限制后的迅速转变。与此同时,长江存储称Xtacking 3.0现已上市,这引发了人们对该公司是否仍能在没有苹果继续支持的情况下大规模生产该设备的质疑。

TechInsights将Xtacking 3.0视为2022年最具颠覆性的技术之一。首先,创新架构在新兴的存储器半导体行业中并没有真正竞争者;其次,最近对YMTC实施的限制使这项技术成为地缘政治的焦点。

最先进的

长江存储的固态颗粒性能非常优异,不管是速度稳定性还是持久力都属于顶尖水平,尤其是持久力深受广大“挖矿”人士的喜爱。

但是如此优异性能背后技术并不是大家想象中难那么的先进,Xtacking其实是一种落后的技术,Xtacking的本质其实是一种非常典型的晶元电荷式系统及封装技术,长江存储把3DNAN的存储单元和CMOS逻辑电路分别在两块晶元上加工和制造,最终通过晶元键和技术加两块晶圆粘在一起。

事实上三星、美光、海力士一定在实验室尝试过Xtacking技术,因为Xtacking需要两块晶圆叠加介质对准等因素的影响,导致产品高企。众所周知商业环境里评判一个技术的好坏,最关键的条件不是这个技术是否先进,而是这项技术是否能在低成本低损耗的情况下保证产品性能并进行大规模量产,很显然在三星、海力士、美光的验证下Xtacking并不是这样的技术。但是为什么长江存储要走这条路?因为其他路被三星、海力士、美光、东芝、英特尔堵死了。这5家公司在存储行业耕耘了30年之久,经验累积十分丰富技术先进。

东芝还是第一块DNAN的发明者长存,如果复制国际先进存储厂商成功产品的路子,技术壁垒无法打破不说,还有极大可能面对专利起诉得不偿失。所以长江存储选择直接上Xtacking这种看似无法大规模量产的技术。

令人瞩目的是,长江存储把一个看似无法大规模量产的技术硬做到量产,而且Xtacking迭代速度极快,快到让所有人咋舌。

2022年11月长存宣布232层Xtacking3.0技术研发成功,并立刻推出全新产品,Tiplus71000.4年更新三代技术,并且在第三代技术发布的时候,完成了对国外最先进公司的反超速度着实有点太离谱了,就连三星电子CEO金奇楠也公开表示,三星本来在2025年左右采用类似Xtacking3.0的技术,没想到长江存储竟然率先量产了。

被美国技术制裁

一般来讲,当我国的科技公司对外国公司实现技术赶超的时候,一定会面临一个问题,华为是这样大疆是这样,现在轮到长江存储了,那就是美国制裁。

2022年10月7日,美国半导体设备供应商接到美国商务部通知,禁止在对大陆晶元厂提供服务。

2022年12月15日,美国商务部将包括长江存储在内的30多家中国实体加入实体清单。

仅从目前的信息来看,长江存储貌似没太受到美国制裁的影响,存储颗粒一个劲往外供货,致态也是持续刷新底价,一派欣欣向荣景象,但是最近看到了一些长存固态吊盘的情况出现,或和制裁有关。

Xtacking

美国制裁长江存储,那长存的技术卡点在哪里?Xtacking本身是不存在任何被制裁或者被打专利战的可能的,因为这项技术是百分之百自主研发,但是把Xtacking做成产品的过程中,却存在一些躲不开的难题。

第一个难点是晶元键合技术的专利问题,晶元键合是Xtacking的核心技术之一,或者说正是因为长江存储解决了晶元键合的难题,才使得Xtacking变成了先进技术。

从专利数量上来看,长江存储自成立以来就一直在申请晶元键合方面的专利,到目前为止总共申请了大概850个晶元键合技术方面的专利,不过长存的晶元键合技术也不完全是自研。2021年10月长江存储与美国专利公司Xperi达成专利授权协议,长江存储通过该协议获得了Xperi的DBI混合键合技术相关的知识产权。

从专利情况来看,长江存储在混合晶元件和方面的技术积累不算太多,绝大部分带有混合晶元件和字眼的专利都属于该项技术的终端应用,比如类似于三维存储器的制造方法,半导体结构这样的技术应用型发明专利。

所以Xperi的专利授权协议一直是一块心病,毕竟白宫的制裁优先级最高Xperi授权的连续性也许会出现问题。

第二个难点那就是老生常谈的芯片制造问题了,也就是设备和材料。长江存储在制造设备方面的卡点并不是光刻机,而是刻蚀机。Xtacking技术是把存储单元和外围CMOS电路放在两块晶圆上加工,存储单元不需要特别高的制程做支撑,CMOS电路可能需要二十几纳米的制程,生产二十几纳米芯片的光刻机是可以买到的。

但生产存储单元有个难题叫做高深宽比刻蚀,简单来讲就是三维存储器层数越高,需要的刻蚀深宽比就越大,Xtacking快速迭代的能力一方面来自其技术本身的特点,另一方面其实是需要先进刻蚀机来做配合。现阶段泛林最先进的刻蚀机台能做到80~100:1的深宽比。不过目前来看,泛林已经对长江存储断供了,所以只剩下中微半导体这一个选择

国产替代任重道远

长江存储一条3DNAND产线上需要大概40种刻蚀机台,从之前的招标情况来看,中微公司大概只能提供10种机台,在ICP刻蚀机台方面完全是零中标,并且缺少了先进机台的支持。当下缺少先进刻蚀机台,长存技术迭代的速度可能也会慢下来,过去两年一代的更新频率大概率不会再出现。如今外国先进存储厂商在大陆销售受限,长江存储能吃下这块市场还是要依靠本土先进的设备生产厂商的努力。北方华创、中微半导体、盛美、拓荆科技、精测电子、上海微电子、中科飞测、华峰测控、长川科技一定要把握住千载难逢的机会。

长江存储目前是中国除了华为之外最重要的芯片公司之一,互联网时代增长最快的不是流量而是数据,尤其在ChatGPT问世以后,算力芯片存储芯片的需求都是成倍地增长,如果没有长江存储的崛起,我国仍旧需要花费大量的外汇来购买三星、海力士、美光、东芝等外国公司的产品,价格昂贵暂且不提,外国厂商有没有在其中加入后门,我们也犹未可知。