昨日，紫光集團旗下紫光宏茂微電子（上海）有限公司發(fā)布信息，宣布公司成功實現(xiàn)大容量企業(yè)級3D NAND芯片封測的規(guī)模量產(chǎn)。他們表示，這次公告標志著內(nèi)資封測產(chǎn)業(yè)在3D NAND先進封裝測試技術(shù)實現(xiàn)從無到有的重大突破,也為紫光集團完整存儲器產(chǎn)業(yè)鏈布局落下關(guān)鍵一步棋。
眾所周知，存儲產(chǎn)業(yè)一直是本土集成電路產(chǎn)業(yè)的“芯病”所在，因為漲價和缺貨，這個控制在美日韓手里的產(chǎn)品在過去兩年讓國內(nèi)下游的終端廠商“痛不欲生”。為了實現(xiàn)中國存儲自主可控的目的，紫光集團在過去幾年內(nèi)一直投資建設(shè)國內(nèi)存儲基地，打造從“芯”到“云”的產(chǎn)業(yè)鏈，這次在封測的突破也讓國產(chǎn)存儲更進一步。
打造完整產(chǎn)業(yè)鏈，芯片先行
要做存儲，首先想要做存儲芯片。為了實現(xiàn)這個目標，紫光集團旗下的長江存儲科技有限責任公司于2016年八月在湖北武漢正式宣告成立。
據(jù)當時的資料介紹，這家整合的武漢新芯技術(shù)和資源的企業(yè)將會在后者現(xiàn)有的12英寸產(chǎn)線和工藝上，引入更多資金和專家，打造中國本土的3D NAND Flash芯片。
在2017年年初，時任長江存儲執(zhí)行董事、代行董事長，臺灣DRAM教父高啟全在接受Digitimes采訪的時候提到，公司將于2017年底提供自主研發(fā)的32層3D NAND的樣本，之后會從事64層技術(shù)的研發(fā)。他還強調(diào)，等待該技術(shù)成熟后，長江存儲才會投入3D NAND量產(chǎn)，屆時與三星電子(Samsung Electronics)、SK海力士(SK Hynix)、東芝(Toshiba)等國際大廠的技術(shù)差距會縮短至一代左右。高啟全進一步指出，長江存儲也考慮自己開發(fā)DRAM技術(shù)，可能的切入點是18/20納米制程，無論是3D NAND或是DRAM，一定要自己掌握核心技術(shù)。
從后續(xù)的進展看來，長江存儲似乎也相當順利。
長江存儲32層閃存芯片
在2017年年底舉行的第四屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會上透露，紫光集團董事長趙偉國透露，紫光旗下的長江存儲已經(jīng)研發(fā)出了32層64G的完全自主知識產(chǎn)權(quán)的3D NAND芯片；2018年4月的長江存儲生產(chǎn)機臺進場安裝儀式上，趙偉國指出，他們的32層芯片會在2018年年底實現(xiàn)芯片量產(chǎn)；到八月舉辦的Flash Memory Summit上，長江存儲正式公布了其64層3D NAND 芯片的進展，根據(jù)報道，這些64層的芯片將會在今年三季度量產(chǎn)。而按照業(yè)界預計，到明天，長江存儲將會投入到128層芯片的研發(fā)。
同時，長江存儲還對外公布了其全新的3D NAND架構(gòu) Xtacking
長江存儲Xtacking架構(gòu)
據(jù)長江存儲官方介紹，采用Xtacking架構(gòu)，可在一片晶圓上獨立加工負責數(shù)據(jù)I/O及記憶單元操作的外圍電路。這樣的加工方式有利于選擇合適的先進邏輯工藝，以讓NAND獲取更高的I/O接口速度及更多的操作功能。存儲單元同樣也將在另一片晶圓上被獨立加工。當兩片晶圓各自完工后，創(chuàng)新的XtackingTM技術(shù)只需一個處理步驟就可通過數(shù)百萬根金屬VIA(Vertical Interconnect Accesses，垂直互聯(lián)通道)將二者鍵合接通電路，而且只增加了有限的成本。
長江存儲CEO楊士寧博士更是指出：“目前，世界上最快的3D NAND I/O速度的目標值是1.4Gbps，而大多數(shù)NAND供應商僅能供應1.0 Gbps或更低的速度。利用XtackingTM技術(shù)我們有望大幅提升NAND I/O速度到3.0Gbps，與DRAM DDR4的I/O速度相當。這對NAND行業(yè)來講將是顛覆性的。”
而其實在長江存儲深耕存儲芯片的同時，紫光旗下的另一家公司也正在攻克封測上的問題，為長江存儲解決存儲上市的最后一個鏈條。
做好封測，守好芯片上市前最后一關(guān)
行業(yè)內(nèi)的人都知道，我們的生產(chǎn)在交互給客戶之前，必須要經(jīng)過重要的一關(guān)，那就是封測。因為只有經(jīng)過了這一步，我們生產(chǎn)的那些芯片才能安全、可靠地使用。而封測工廠就是為了實現(xiàn)這個目標而產(chǎn)生的。
在存儲產(chǎn)業(yè)，封測主要分為兩個類型，一種是IDM廠商自己的封測，國外的那些存儲大廠都基本是IDM（當然為了平衡，他們也會找第三方）；另一種就是找類似臺灣力成這樣的第三方封測廠。而長江存儲高舉高打，必然需要打造自己的封測環(huán)節(jié)，而他們把目光盯向了臺灣南茂。
作為中國臺灣領(lǐng)先的封測公司，他們在存儲封測方面有很獨到的優(yōu)勢。2015年12月，紫光集團宣布，將斥資新臺幣119.7億元（約合人民幣23.94億元）的價格認購臺灣南茂25%的股份，并成為了南茂的第二大股東；2017年八月，紫光宣布，其旗下的全資子公司西藏紫光國微投資南茂在上海的子公司宏茂微電子的股權(quán)，這個就是紫光宏茂的前身。據(jù)啟信寶的信息顯示，西藏紫光國微投資占有了該公司48%的股份。紫光的這筆投資，就是為長江存儲的芯片上市做后的準備。
紫光集團持有宏茂微電子的股權(quán)
宏茂微電子（上海）有限公司成立于2002年六月，主要業(yè)務是延伸百慕達南茂之內(nèi)存半導體封裝測試核心業(yè)務，該公司從2003年成功量產(chǎn)并開始為客戶提供內(nèi)存半導體封裝測試服務，積累了豐富的經(jīng)驗。
從官方微信發(fā)布的信息顯示，紫光宏茂自2018年4月起開始建設(shè)全新3D NAND封裝測試產(chǎn)線，組建團隊，研發(fā)先進封測技術(shù)。而長江存儲的楊士寧也在當月帶隊到宏茂微電子了解3D閃存封裝的項目的相關(guān)情況，希望宏茂能夠與長江存儲能在3D閃存存儲器的項目上共同成長。經(jīng)歷了半年多之后，紫光宏茂完成了全部產(chǎn)品研發(fā)和認證，順利實現(xiàn)量產(chǎn)，正式交付紫光存儲用于企業(yè)級SSD的3D NAND芯片顆粒。公司現(xiàn)在也成長為全系列存儲器封測的一站式服務提供商，提供包括3D NAND（Raw NAND，eMMC，UFS，eMCP，TF card）、2D NAND、NOR、DRAM、SRAM等存儲器產(chǎn)品的封裝和測試。
紫光宏茂的宣告，掃清了長江存儲芯片上市前的最后一個障礙。
蓄勢待發(fā)，國產(chǎn)存儲芯片還有幾個難關(guān)要過
無論是對于紫光集團、長江存儲或者紫光宏茂，他們終于可以松了一口氣，因為在經(jīng)歷了沿路的那么多質(zhì)疑，他們終于在某種程度上做成了別人認為他們做不成的事情。如果按照他們的規(guī)劃，封裝有長江存儲die的芯片也將在不久之后在市場上看到，但對這個“新貴族”來說，前明年依然還有不少的挑戰(zhàn)，首先面臨的就是價格戰(zhàn)。
根據(jù)Digitimes的報道，NAND Flash的價格在經(jīng)歷了2017年的瘋長之后，2018年年底終于回落到0.08美元每GB 的價格，按照他們的說法，這已經(jīng)逼近了部分廠商的成本價。他們進一步指出，在跌價、擴產(chǎn)等多重因素影響下，供應鏈洗牌淘汰賽一觸即發(fā)，這是國內(nèi)存儲芯片業(yè)者不能忽視的一個重點。
在技術(shù)方面，國內(nèi)存儲應該也還將扮演一個追趕者的角色。
今年五月，全球最大NAND Flash共供應商三星宣布，他們已經(jīng)開始批量生產(chǎn)第五代V-NAND 3D堆疊閃存。據(jù)稱，這些產(chǎn)品采用目前行業(yè)最高的96層堆疊設(shè)計，在芯片內(nèi)部則集成了超過850億個3D TLC CTF存儲單元，每單元可保存3比特數(shù)據(jù)。單Die容量更是達到達32GB。這些單元以金字塔結(jié)構(gòu)堆積，而每一層之間貫穿極微小的垂直通道孔洞也僅僅只有幾百微米寬。
而西部數(shù)據(jù)與東芝則早在2017年表示，已經(jīng)成功研發(fā)出96層芯片和QLC技術(shù)；SK 海力士 (SK Hynix)研發(fā)出96層3D NAND Flash，首創(chuàng)電荷儲存式快閃存儲器(Charge Trap Flash；CTF)與Peri Under Cell(PUC)技術(shù)結(jié)合，讓產(chǎn)品的性能與容量優(yōu)于72層3D NAND Flash，目標2018年底前量產(chǎn)。
這些廠商除了在傳統(tǒng)的3D NAND Flash技術(shù)領(lǐng)先，并在持續(xù)加入投資外，他們還開啟了新技術(shù)的布局。以三星為例，他們最近幾年正在推廣的，被看做NAND Flash潛在替代品之一的MRAM也在最近宣告獲得了更多的進展。在近來舉辦的IEDM上，三星研發(fā)中心首席工程師Yoon Jong Song還表示：“我認為現(xiàn)在是時候展示一下我們在MRAM制造和商業(yè)化方面的成果了。”
前路注定不是坦途，但相信國產(chǎn)存儲會走出一條康莊大道。