《芯财料》 温佳琦

公开数据显示，从2018年到2020年，中国半导体存储器的进口额分别为8137.6、6526.9.608.7亿元，其中贸易逆差分别达到5228.1、2908.9和2718.2亿元。

在如此大的贸易逆差背后，反映出国内产业在规模和竞争力上都无法满足巨大的市场需求。但与此同时，近年来的数据也有力地表明，国内集成电路行业正在迅速发展。

存储芯片，又称存储器，是存储程序和各种数据信息的记忆部件。数据断电后是否保存可分为 ROM(非易失性存储芯片)和RAM(易失性存储芯片)，即闪存和内存，包括闪存NAND Flash和NOR Flash，内存主要为DRAM。

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若将执行完整的程序比作制造产品，则存储器相当于仓库，而处理器相当于加工车间。

有两种方法可以提高产品的制造速度，一种是提高加工车间的效率，即提高处理器的性能。

另一种是缩短原材料从仓库到加工车间的时间，设置临时小仓库堆放原材料。

在这个比喻中，大仓库是存储芯片中的闪存，小仓库是内存，两者都是电子产品运行不可或缺的。

内存和闪存有各自的优缺点。内存的写入和读取速度比闪存快，但断电后数据会丢失，闪存速度慢，但容量大，可以保存数据。因此，它们将结合在计算机系统中。

虽然存储器产品种类繁多，但从产品收入规模来看，DRAM和NAND Flash市场份额最大。

据IC Insights统计，2020 年，全球半导体市场规模 为4402 存储市场规模1亿美元 1172 亿美元，NAND 闪存市场规模达到494 亿美元。其中NAND闪存是存储器的第二大细分市场，占42%。

图片来源：IC Insights

从应用端的角度来看，NAND Flash具体产品包括USB（U盘)，闪存卡，SSD(固态硬盘)和嵌入式存储（eMMC、eMCP、UFS）等。

USB闪存卡是一种常见的移动电脑存储设备，用于电子设备的外部存储，如相机、行车记录仪、玩具等。SSD即固态硬盘，一般用于个人计算机、服务器等领域。

SSD磁盘(传统)作为一种新型的大容量存储设备HDD硬盘)没有优势。近年来SSD由于产品价格的下降和数据中心的快速扩张，数据存储的需求正在上升SSD驱动的NAND Flash市场增长明显。

行业寡头垄断 长江储存有望破局

如今，在5G在全球企业云建设的推动下，NAND Flash市场规模不断扩大，行业处于上行周期。据民生证券预测，2022年NAND Flash产值将达到770亿美元，同比增长10%。

在NAND Flash在市场上，三星、东芝、西部数据、海力士、美光、英特尔等6家厂商长期垄断全球99%以上的份额，市场格局集中。三星的市场份额排名第一， 在3D NAND一直处于技术领先地位。

存储芯片公司之间的竞争主要依赖于技术突破，因此主要制造商正在积极推广最新的技术流程。

据相关新闻报道，三星于2020年推出了176层第七代V-NAND随后，美光也不甘落后，于2020年10月宣布量产全球首款176层3层D NAND西部数据与日本闪存芯片公司铠侠联合宣布推出162层3D闪存技术，厂家之间的技术竞争激烈。

据2021年7月民生证券统计，中国是世界第二大证券NAND Flash市场占31%，但芯片自给率不到1%。

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然而，作为中电脑国领先的存储制造商，长江存储正在缩短与国际巨头的差距。根据民生证券研究报告，截至2020年底，长江存储已获得全球近1%的市场份额，成为六大国际原厂以外市场份额最大的玩家。

根据长江存储容量计划，2025年长江存储全球市场份额将达到6%左右，预计将打破国际垄断格局，引领国内NAND产业崛起。

图片来源：民生证券

曲折的发展历程

据公开资料显示，长江存储成立于2016年，由紫光集团与国家集成电路产业投资基金、湖北科技投资等机构共同出资，专注于3D NAND半导体集成电路企业闪存和存储解决方案。

然而，长江存储的历史背景不止于此。其前身是成立于2006年的武汉新芯，是湖北省和武汉进入集成电路制造领域的产物。

武汉新芯成立之初，从事DRAM生产(动态随机存储)，可惜很快就遇到了DRAM芯片价格低迷，转向美国飞索半导体生产NAND Flash闪存。

但好景不长，2008年经济危机来袭，武汉新芯的订单也受到影响，处境十分艰难。此时，不少外资芯片厂纷纷向武汉新芯抛出橄榄枝，提出合资计划。但出于对自主创新的坚持，武汉新芯还是放弃了这个机会。

2014年，国家集成电路基金成立，存储芯片开发正式确定为国家战略，武汉新芯终于得以挽救。

2016年，集成电路产业基金等机构投资240亿美元，准备将武汉新芯打造成世界级的半导体存储企业，重点研究生产NAND Flash和DRAM。

随后紫光集团也加入了这个阵营，最终各方在武汉新芯的基础上共同出资成立了长江存储。

自主研发Xtacking实现芯片跨越式发展

长江存储成立后，知道自己的技术实力不够，于2017年成功设计制造了中国首批3家，结合自主研发和国际合作D NAND 闪存芯片。

虽然当时长江存储研发的32层32层D NAND Flash芯片取得了突破，但与国外的存储巨头相比，只能算是弟弟。

经过努力学习，2018年长江存储发布了一项颠覆性技术- Xtacking，成功创新闪存技术架构。

在传统的3D NAND存储单元和逻辑电路在同一晶圆上加工。随着NAND随着层次的不断叠加，外围逻辑电路的面积会越来越大，相应的存储密度

Xtacking技术是将存储单元和逻辑电路分别放置在两个晶圆上，最后将逻辑电路放置在存储单元上，降低面积，提高存储密度。这不仅可以缩短R&D和生产周期，还可以大大提高闪存芯片的访问速度。

基于Xtacking2019年长江储量产出64层256层 Gb TLC(每单元存储 3 比特数据） 3D NAND闪存成功进入华为Mate40 供应链开始在存储芯片领域创造自己的世界，具有一定的竞争力。

2020年，长江储存直接跳过96层NAND研发成功制造了128层TLC/QLC 这两种产品可以说是三星同时批量生产的96层NAND。

长江128层NAND Flash这也导致了国外著名的逆向分析机构TechInsights的注意，TechInsights拆解分析了一款配备长江存储128层闪存芯片的产品。

与三星、美光和SK对比海力士128层闪存芯片，TechInsights在容量、位密度和位密度方面，认为长江存储的128层堆叠工艺I/O速度足以与其他制造商竞争，技术已经赶上了行业者。

NAND产品更新速度快，各大厂商也在积极推进产品研发。目前，NAND 内存技术已经存在 100 实现量产，新一轮技术纠纷也推进到200 层。

长江储存的产品虽然还停留在128层，但相信随着时间的推移，很快就会和国际巨头持平。