半導(dǎo)體設(shè)備國(guó)產(chǎn)化迎來(lái)關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn) ：長(zhǎng)江存儲(chǔ)首條「全國(guó)產(chǎn)化」產(chǎn)線今年試產(chǎn)

據(jù)報(bào)道，為了減少對(duì)外國(guó)設(shè)備的依賴，長(zhǎng)江存儲(chǔ)技術(shù)有限公司（YMTC）在推動(dòng)“全國(guó)產(chǎn)化”制造設(shè)備方面取得了重大突破，首條全國(guó)產(chǎn)化的產(chǎn)線將于2025年下半年導(dǎo)入試產(chǎn)。

2016年，長(zhǎng)江存儲(chǔ)在武漢東湖新技術(shù)開發(fā)區(qū)正式注冊(cè)成立，專注于3D NAND閃存芯片的設(shè)計(jì)、制造與銷售。2022年底，長(zhǎng)江存儲(chǔ)被列入美國(guó)商務(wù)部的實(shí)體清單，在無(wú)法取得美系先進(jìn)晶圓制造設(shè)備的情況下，仍靠既有工具維持先進(jìn)NAND Flash產(chǎn)品線的開發(fā)與制造，依然積極推進(jìn)產(chǎn)能擴(kuò)張計(jì)劃。目前，長(zhǎng)江存儲(chǔ)的產(chǎn)能已接近每月13萬(wàn)片晶圓，約占全球產(chǎn)能的8%，計(jì)劃在2025年實(shí)現(xiàn)每月約15萬(wàn)片晶圓的產(chǎn)能（WSPM），并力爭(zhēng)到2026年底占據(jù)全球NAND閃存供應(yīng)量的15%。

在技術(shù)層面，長(zhǎng)江存儲(chǔ)也取得了顯著進(jìn)展。其已出貨的232層TLC（三層單元）芯片X4-9070，通過雙層堆疊實(shí)現(xiàn)了294層等效密度，接口速度達(dá)3600MT/s。2025年稍晚將推出3D QLC X4-6080，可能延續(xù)294層堆疊，至2026年量產(chǎn)2TB 3D TLC X5-9080與3D QLC X5-6080，后者將支持4800MT/s高速接口。下代架構(gòu)預(yù)期將超過300層堆棧，藉此提升每片晶圓的位輸出，即使制程時(shí)間增加、月投片數(shù)下降，也能維持總產(chǎn)出成長(zhǎng)。

雖然長(zhǎng)江存儲(chǔ)從ASML、Applied  Materials、KLA等國(guó)際設(shè)備供應(yīng)商取得新設(shè)備的能力受限，但其仍計(jì)劃大規(guī)模導(dǎo)入自研技術(shù)與國(guó)產(chǎn)設(shè)備，支撐其位成長(zhǎng)率目標(biāo)遠(yuǎn)高于整體市場(chǎng)的10%~15%。長(zhǎng)江存儲(chǔ)利用串堆疊技術(shù)繞過限制，并朝向100%設(shè)備國(guó)產(chǎn)化邁進(jìn)，正是應(yīng)美國(guó)管制128層堆疊以上堆疊技術(shù)設(shè)備出口后的對(duì)策，亦是中國(guó)芯片設(shè)備自主化的重要試金石。

全國(guó)產(chǎn)線的試產(chǎn)若能成功，有望使比特產(chǎn)量翻倍，助力長(zhǎng)江存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)份額目標(biāo)。全球內(nèi)存產(chǎn)能TOP3分別是三星、SK海力士、美光，三家2025年的產(chǎn)能預(yù)測(cè)分別是66萬(wàn)片、50萬(wàn)片和30萬(wàn)片，若長(zhǎng)江存儲(chǔ)能將月產(chǎn)量提升至20萬(wàn)片，將具備影響全球NAND閃存價(jià)格走勢(shì)的話語(yǔ)權(quán)。但必須清醒認(rèn)識(shí)到，從試驗(yàn)線到大規(guī)模量產(chǎn)并非一蹴而就，國(guó)產(chǎn)設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定性、不同設(shè)備間的工藝兼容性以及成本控制能力都是需要解決的關(guān)鍵問題 —— 從良率穩(wěn)定到成本優(yōu)化，再到產(chǎn)品迭代，至少還需要3-5年的打磨周期。

中國(guó)芯片制造商正在取得漸進(jìn)式的進(jìn)步，不過，100%的設(shè)備本土化遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了分析師們認(rèn)為中國(guó)芯片制造商目前可能實(shí)現(xiàn)的范圍：長(zhǎng)江存儲(chǔ)在中國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備國(guó)產(chǎn)化努力中脫穎而出，據(jù)摩根士丹利估計(jì)的采用率為45%，遠(yuǎn)超全國(guó)平均水平和其他主要國(guó)內(nèi)晶圓廠（中國(guó)最大的晶圓廠中芯國(guó)際在其荊城晶圓廠實(shí)現(xiàn)了22%的國(guó)產(chǎn)化率，在臨港晶圓廠實(shí)現(xiàn)了18%），然而45%的采用率仍遠(yuǎn)低于100%。

長(zhǎng)江存儲(chǔ)的全國(guó)產(chǎn)線試產(chǎn)是中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在全球競(jìng)爭(zhēng)中的一次“范式創(chuàng)新”，它證明了即使在單點(diǎn)技術(shù)落后的情況下，通過設(shè)備、工藝、架構(gòu)的系統(tǒng)協(xié)同，仍能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈的整體突破。首條全國(guó)產(chǎn)線的拉通具有重大意義：集成電路生產(chǎn)是一個(gè)系統(tǒng)化工程，其中涉及九大類核心設(shè)備和其他輔助模塊，全國(guó)產(chǎn)線的拉通不是單一環(huán)節(jié)的突破，而是其中所有環(huán)節(jié)的突破。

我國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率相對(duì)于中國(guó)市場(chǎng)的占比而言顯著偏低，2024年，除去膠設(shè)備、清洗設(shè)備、刻蝕設(shè)備和熱處理設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率超30%，PVD/CVD/ALD、CMP、涂膠顯影、離子注入、量檢測(cè)和光刻等環(huán)節(jié)的國(guó)產(chǎn)化率仍低于20%，分別為5~20%，30~40%，5~10%，10~20%，1~10%和0~1%。

更值得注意的，TechInsights的報(bào)告顯示，長(zhǎng)江存儲(chǔ)最新的“Xtacking 4.0”芯片在性能上與市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者相當(dāng)，不過由于在極紫外光刻（EUV）等關(guān)鍵領(lǐng)域中國(guó)仍存在差距，這使得持續(xù)增長(zhǎng)將取決于縮小設(shè)備和產(chǎn)量差距的能力。

長(zhǎng)江存儲(chǔ)建立技術(shù)優(yōu)勢(shì)

長(zhǎng)江存儲(chǔ)四年前就已經(jīng)將混合鍵合技術(shù)應(yīng)用于3D NAND制造，并將其命名為「晶棧（Xtacking）」。初期，長(zhǎng)江存儲(chǔ)通過與Xperi簽署許可協(xié)議獲得了混合鍵合技術(shù)的原始專利，隨后在該領(lǐng)域構(gòu)建了全面的自主專利體系，目前在混合鍵合技術(shù)方面處于全球領(lǐng)先地位。最早將混合鍵合應(yīng)用于3D NAND的長(zhǎng)江存儲(chǔ)在相關(guān)技術(shù)上擁有強(qiáng)大的專利積累，截至目前，長(zhǎng)江存儲(chǔ)專利總申請(qǐng)數(shù)量超過1萬(wàn)件。

雖然長(zhǎng)江存儲(chǔ)近年來(lái)發(fā)展受到了外部的各種限制，但是已經(jīng)成功地將存儲(chǔ)密度提升至與行業(yè)領(lǐng)先水平相當(dāng)?shù)母叨?，?shí)現(xiàn)了目前商業(yè)產(chǎn)品中最高的垂直柵密度，使得長(zhǎng)江存儲(chǔ)成為了全球NAND閃存市場(chǎng)的有力競(jìng)爭(zhēng)者。這其中的關(guān)鍵在于，長(zhǎng)江存儲(chǔ)率先轉(zhuǎn)向CBA架構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)了混合鍵合的技術(shù)良率穩(wěn)定。

在傳統(tǒng)3D NAND架構(gòu)中，外圍電路約占芯片面積的20~30%。而隨著3D NAND技術(shù)堆疊到128層甚至更高，外圍電路所占據(jù)的芯片面積或?qū)⑦_(dá)到50%以上，這也造成了存儲(chǔ)密度的降低。同時(shí)，這種方法最多可容納300多層的NAND，否則施加于底部電路上的壓力可能會(huì)對(duì)電路造成損壞。為了解決這一問題，長(zhǎng)江存儲(chǔ)早在2018年推出了全新的Xtacking技術(shù)，推動(dòng)了高堆疊層數(shù)的3D NAND制造開始轉(zhuǎn)向了CBA（CMOS鍵合陣列）架構(gòu)。而NAND晶圓和CMOS電路晶圓可以在不同的生產(chǎn)線上制造，使用各自優(yōu)化的工藝節(jié)點(diǎn)分別生產(chǎn)，不僅可以縮短生產(chǎn)周期，還可以降低制造復(fù)雜度和成本。

對(duì)于3D NAND廠商來(lái)說(shuō)，要想發(fā)展400層以上的NAND堆疊，混合鍵合是一項(xiàng)不得不面對(duì)的核心技術(shù)。雖然SK海力士和美光分別在2020年和2022年向Xperi拿到了混合鍵合技術(shù)的授權(quán)，但因?yàn)檗D(zhuǎn)向CBA架構(gòu)遲緩，使得三星、SK海力士等大廠面對(duì)已經(jīng)在CBA架構(gòu)3D NAND和配套的混合鍵合技術(shù)上持續(xù)投入多年的長(zhǎng)江存儲(chǔ)時(shí)，將會(huì)不可不避免的面臨專利方面的障礙。除此之外，由于存在許多變化，與長(zhǎng)期采用混合鍵合的長(zhǎng)江存儲(chǔ)相比，制造成本必然會(huì)高得多。

存儲(chǔ)芯片行業(yè)已經(jīng)是成熟市場(chǎng)，三星、SK海力士、美光等巨頭占據(jù)了大部分市場(chǎng)份額。與他們相比，長(zhǎng)江存儲(chǔ)是后起之秀，最重要的是，在核心技術(shù)逐步追上甚至領(lǐng)先行業(yè)巨頭之后，如何提升產(chǎn)能也成為長(zhǎng)江存儲(chǔ)的關(guān)鍵問題，這對(duì)能否改寫行業(yè)格局也至關(guān)重要。