長江存儲主動發起“攻擊”，存儲芯片不再沒有中國“位置”

近日，一則新聞引起了全球半導體行業的關注：中國芯片大廠長江存儲在美國起訴了全球領先的半導體公司美光科技有限公司。據美國加利福尼亞北區法院公布的信息，長江存儲已于11月9日發起了訴訟，指控美光及其全資子公司美光消費產品集團有限責任公司侵犯了其8項美國專利。

長江存儲是國內最大的3D NAND Flash（閃存芯片制造）廠商，此次訴訟旨在解決美光試圖通過侵犯長江存儲的專利技術來阻止競爭和創新的問題。在起訴書中，長江存儲詳細闡述了美光如何使用其專利技術，以抵御來自長江存儲的競爭，并獲得和保護市場份額。

具體來說，長江存儲指控美光侵犯了其8項美國專利，包括專利號為“10,950,623”、“11,501,822”、“10,658,378”、“10,937,806”、“10,861,872”、“11,468,957”、“11,600,342”和“10,868,031”的專利。這些專利涉及到的技術廣泛，包括3D NAND Flash的制造和設計等關鍵技術。美光被控侵權的產品包括其96層、128層、176層和232層3D NAND產品。

長江存儲在起訴書中強調，他們不再是新秀，而是全球3D NAND市場的重要參與者。去年11月，科技市場研究機構TechInsights曾得出結論：長江存儲是3D NAND閃存領域的領導者，超過了美光。這一結論是基于長江存儲在NAND Flash芯片制造和設計領域的突破和持續的創新能力。


存儲市場空間廣闊，海外廠商高度壟斷

半導體存儲是集成電路產業占比第二大的核心細分行業。存儲芯片作為現代信息產業應用最為廣泛的電子器件之一，在 5G、 云計算以及 AI 等新興產業快速發展背景下，其重要程度與日俱增，具備廣闊的市場空間，根據 WSTS 數據，2022 年全球 集成電路市場總規模約為 4799.9 億美元，其中，存儲芯片市場規模約為 1344.1 億美元，占比 28%位居第二，僅次于邏輯 芯片。

DRAM 和 NAND Flash 共同主導半導體存儲市場。根據Yole 數據，以市場規模作為統計口徑，2022 年全球半導體存儲市 場中 DRAM 占比達 56%，NAND Flash 占比達 41%，是整個存儲市場中最重要的兩個細分品類，NOR Flash 則以 2%的市 場占比位居第三位。同時，根據 TrendForce 統計數據，2022 年全球 DRAM 市場規模達 801 億美元，同比-16%，預計 2023 年將同比下降 40%至 482 億美元；NAND Flash 方面，2022 年全球市場規模達 600 億美元，同比-12%，預計 2023 年將同 比下降 23%至 464 億美元。

手機、服務器和 PC是存儲出貨的主要驅動力。DRAM 方面，在 5G、云計算、AI 的帶動下，服務器 DRAM 占比逐年提高， 預計將于 2023 年反超手機成為 DRAM 第一大應用終端。與此同時，主要應用在服務器端的 eSSD 對存儲的需求也同樣呈 現持續增長趨勢，預計 2023 年將成為 NAND Flash 市場僅次于手機的第二大需求終端。

海外廠商高度壟斷，競爭格局趨于穩定。在經歷了一系列并購整合之后，當前全球半導體存儲市場形成以三星為代表的韓國 廠商為主，歐美地區廠商為輔的整體競爭格局。其中，DRAM 市場集中度更高，主要被三星、SK 海力士以及美光三家海外 廠商所壟斷，CR3 高達 95%；NAND Flash 方面，三星依舊處于領先位置，鎧俠、西部數據、SK 海力士和美光四者的市場 份額相差不大，CR5 達 90%。

存儲內需龐大但自給率低，國產廠商正逐步崛起。近些年，在國家產業政策以及國家大基金的資本扶持下，以長江存儲、長 鑫存儲、兆易創新等為代表的國產存儲廠商逐步崛起，實現了從 0 到 1 的突破。其中，長江存儲重點在 NAND Flash 領域發 力，于 2017 年成功研制出國內第一顆 3D NAND 閃存芯片，并在 2020 年成功研發 128 層 3D NAND 閃存產品；長鑫存儲 則重點攻克 DRAM，于 2019 年實現 8Gb DDR4 投產，目前已在合肥、北京完成 12 英寸晶圓廠建廠并投產；2022 年兆易 創新在 NOR Flash 市場市占率已排至全球第三、中國大陸第一。

YMTC再創奇跡 232層3D NAND世界之最

最近，中國本土存儲芯片生產企業江蘇長江存儲科技有限公司(YMTC)推出自主研發的全球最先進的232層3D NAND芯片，再次引發業內關注。這標志著中國在存儲芯片技術領域取得重大突破，為實現關鍵核心技術自主可控邁出關鍵一步。

這款232層3D NAND芯片由YMTC自主研發，采用的是該公司自主設計的Xtacking 3.0架構，刷新了商用NAND芯片的世界紀錄。數據顯示，這款芯片的密度高達19.8 Gb/mm2，是全球之最。這主要得益于該公司在架構設計和工藝制程方面的持續創新與突破。

事實上，這已經不是YMTC首次實現存儲芯片技術的重大進步。

早在2021年，該公司就推出了128層TLC 3D NAND芯片；2022年，又推出了162層TLC 3D NAND芯片。在層數不斷增加的同時，YMTC還實現了從PLC到TLC再到QLC的技術升級，大大提高了單位面積的存儲密度。這充分顯著了YMTC強大的自主創新能力。

從芯片結構來看，YMTC此次推出的232層3D QLC NAND采用四平面設計，而早期的3D TLC NAND采用六平面設計。這種結構調整有助于進一步縮小芯片尺寸，提高集成度。與此同時，兩者都采用了Xtacking 3.0架構和2400 Mb/s的接口速率，可以廣泛應用于高速固態硬盤中。

業內分析認為，盡管目前YMTC 232層3D NAND芯片產量有限，但這一技術突破證明了公司在芯片設計和制造方面的持續進步。芯片的記錄密度已經超過了主要國際競爭對手，這主要得益于自主研發的Xtacking 3.0 架構的優異性能。

這標志著中國在存儲芯片領域實現了重要的技術突破，中國制造正在煥發出新的活力。

展望未來，這一進展預示著中國存儲芯片企事業將向更高水平發展。

隨著制造工藝和設計技術的不斷進步，中國本土存儲芯片廠商有望在更大容量、更高性能的存儲芯片上取得新的突破，為構建自主可控的芯片產業體系作出重要貢獻。

4D NAND已經在路上

在早期，NAND 閃存主要以 2D 平面形式存在，其擴展容量的原理主要通過在一 個平面上將多個存儲單元進行拼接，存儲單元的數量越多，存儲容量就越大，隨著存儲芯片廠商將 2D NAND 的單元尺寸從 120nm 微縮至 14nm 時，2D 結構在容量擴展方面的局限性開始顯現，其可靠性會隨著制程微縮進一步下降。為了克服 2D NAND 技術的自身缺陷，2007 年東芝（現在的鎧俠）提出了 3D NAND 結構的技術理念，3D NAND 主要通過在垂直堆棧中 將多組存儲單元進行相互層疊，以實現存儲容量增加的目的，堆疊層數越高則意味著容量就越高。

2014 年三星率先推出業界首個 3D V-NAND 產品，經歷了近十年的發展后，垂直方向堆疊 3D NAND 層數成為各大 NAND 廠商競爭的主要方向。其中，2022 年美光實現 232 層 NAND 閃存產品的出貨，三星也宣布開始量產 236 層 3D NAND 閃存 芯片，鎧俠和西部數據預計將于 2023 年推出 218 層 3D NAND 閃存，SK 海力士則在 2023年展示了其最新 300 層 3D NAND 產品原型，預計將在 2024-2025 年期間上市。國內方面，長江存儲在 NAND 領域取得不斷突破，持續縮短與海外巨頭的差 距，在 2020 年成功研發 128 層 3D NAND 閃存產品。

為了在 3D NAND 的基礎上進一步提高存儲容量，SK 海力士推出了 4D NAND 技術，4D NAND 技術主要通過在 3D NAND 中利用單元下外圍（PUC）技術，在單元下方形成外圍電路，減少外圍電路所占面積，從而實現容量的增加和成本的降低， 2022 年，SK 海力士宣布成功研發全球首款業界最高層數的238 層 4D NAND 閃存。