前言
各位讀者朋友,我是小李。
誰曾料到,在EUV光刻機(jī)被嚴(yán)密封鎖、產(chǎn)業(yè)舉步維艱的至暗階段,中國存儲力量竟能逆勢突圍,僅用十二個月便引發(fā)韓國主流媒體集體震動,報道語氣從調(diào)侃轉(zhuǎn)為凝重?
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當(dāng)三星與SK海力士仍在為爭奪EUV設(shè)備焦頭爛額之際,長鑫存儲卻另辟蹊徑——跳過EUV依賴路徑,以晶圓級鍵合DRAM工藝重構(gòu)技術(shù)范式。沒有極紫外光源,照樣筑起高密度存儲芯片的“垂直大廈”。
韓國《經(jīng)濟(jì)日報》近期刊發(fā)深度分析,字里行間透出緊迫感:昔日被貼上“低端代工”標(biāo)簽的中國企業(yè),如今新產(chǎn)線已全面啟動,更公開提出“重塑全球DRAM競爭格局”的戰(zhàn)略目標(biāo)。
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這一幕恍若歷史重演——恰似上世紀(jì)90年代韓國借勢躍升、取代日本成為存儲龍頭的軌跡。長鑫究竟施展了何種突破性技術(shù)組合?為何能在短短一年內(nèi)撼動全球DRAM產(chǎn)業(yè)根基?這場由工藝創(chuàng)新驅(qū)動的格局洗牌,是否正悄然改寫中韓之間延續(xù)多年的主從關(guān)系?
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平房改高樓
當(dāng)前主流內(nèi)存芯片,無論面向消費端的DDR5還是支撐大模型訓(xùn)練的HBM3,其核心單元制程均已邁入10納米量級,并持續(xù)向7納米以下節(jié)點演進(jìn)。
在此尺度下,傳統(tǒng)DUV光刻系統(tǒng)已逼近物理極限,必須依托EUV實現(xiàn)圖形轉(zhuǎn)移。因此自2025年起,三星與SK海力士加速部署EUV產(chǎn)線,將其視為維持技術(shù)領(lǐng)先的關(guān)鍵支點。
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據(jù)SEMI及ASML聯(lián)合披露數(shù)據(jù),三星已確認(rèn)引入55臺EUV設(shè)備,SK海力士亦完成26臺采購。而長鑫在僅配備DUV光刻平臺的前提下,常規(guī)工藝路線在15納米節(jié)點即遭遇瓶頸。
但中國研發(fā)團(tuán)隊的字典里,從未收錄“被動等待”四字。面對EUV禁運困局,長鑫同步推進(jìn)兩大攻堅方向:一是基于DUV的多重曝光增強(qiáng)方案,二是開創(chuàng)性的鍵合DRAM架構(gòu)。
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多重曝光技術(shù)此前已有較多實踐,其本質(zhì)是通過高精度掩膜套刻與算法補(bǔ)償,在單片晶圓上完成多次光刻疊加,從而等效提升分辨率。
長鑫正是借此將制程節(jié)點持續(xù)推進(jìn)。然而該路徑更多屬于穩(wěn)健延展,真正令韓國業(yè)界警覺的,是鍵合DRAM所釋放的戰(zhàn)略威懾力。
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傳統(tǒng)DRAM結(jié)構(gòu)包含兩大功能模塊:承擔(dān)數(shù)據(jù)存儲任務(wù)的電容陣列層,以及執(zhí)行控制邏輯的外圍電路層。過往設(shè)計習(xí)慣將二者集成于同一晶圓平面。
這種二維布局存在三重結(jié)構(gòu)性制約。其一,提升存儲密度需采用EUV對電容陣列進(jìn)行超精細(xì)刻畫,但外圍電路無需同等精度,強(qiáng)行共用EUV資源造成巨大浪費;
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其二,電容陣列制造需經(jīng)歷近千攝氏度高溫工藝,而外圍晶體管對熱敏感度極高,工藝窗口極度狹窄,工程師常陷于兩難取舍;其三,外圍電路占據(jù)大量有效晶圓面積,直接壓縮實際存儲單元布設(shè)空間,制約容量提升上限。
長鑫提出的鍵合DRAM方案徹底顛覆原有范式——放棄平面鋪展,轉(zhuǎn)向立體堆疊。將電容陣列與外圍電路分別置于獨立晶圓,各自優(yōu)化制程并最終通過三維鍵合實現(xiàn)功能整合。
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電容陣列晶圓采用多重曝光工藝追求極致微縮,外圍電路晶圓則沿用成熟DUV制程保障良率與成本優(yōu)勢。
再借助晶圓對晶圓混合鍵合技術(shù),使上下兩片晶圓在原子級平整表面實現(xiàn)無縫融合。如此一來,上層晶圓100%面積專用于存儲單元構(gòu)建,單位面積存儲密度躍升40%以上,容量指標(biāo)實現(xiàn)階躍式增長。
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或許有人質(zhì)疑:這不就是HBM常用的TSV堆疊嗎?實則存在本質(zhì)差異。
HBM的硅通孔堆疊如同建造多層住宅并加裝高速電梯,雖提升帶寬但受限于通孔間距與寄生效應(yīng),信號延遲明顯且功耗居高不下。
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長鑫鍵合DRAM采用全界面混合鍵合,晶圓表面經(jīng)超精密拋光后達(dá)亞納米級粗糙度,在范德華力作用下形成金屬-介質(zhì)一體化連接。鍵合后導(dǎo)電通路密度提升3倍,電阻降低65%,熱阻下降52%,整體能效比顯著優(yōu)于傳統(tǒng)堆疊方案。
如此優(yōu)越的技術(shù)路徑,為何未被三星或SK海力士率先落地?事實上,韓企早已開展相關(guān)預(yù)研。但其產(chǎn)業(yè)化決策受雙重現(xiàn)實約束。
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一方面,混合鍵合對潔凈等級(Class 1)、晶圓翹曲度(<5μm)、表面粗糙度(Ra<0.2nm)等參數(shù)要求已達(dá)半導(dǎo)體制造頂峰,任一環(huán)節(jié)偏差即導(dǎo)致整片晶圓報廢,量產(chǎn)良率長期徘徊于65%以下;另一方面,韓企坐擁EUV產(chǎn)能,沿既有技術(shù)路線漸進(jìn)升級仍具商業(yè)合理性。
既然可憑現(xiàn)有裝備持續(xù)盈利,何須押注高風(fēng)險、長周期的新產(chǎn)線?長鑫則不同——他們深知市場不會等待,DUV工藝在13納米以下節(jié)點已觸及衍射極限,唯有鍵合DRAM+先進(jìn)封裝才是破局唯一出口。
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國產(chǎn)存儲的集體突圍
長鑫的戰(zhàn)略選擇,與近年來中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的整體演進(jìn)脈絡(luò)高度契合:以多重曝光為矛、以先進(jìn)封裝為盾,用系統(tǒng)級創(chuàng)新彌補(bǔ)前端設(shè)備短板。
過去三年間,在EUV獲取無望的客觀條件下,國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈達(dá)成關(guān)鍵共識——將研發(fā)重心轉(zhuǎn)向“光刻能力延伸+三維集成強(qiáng)化”的雙軌并進(jìn)模式。
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長江存儲即是典范代表。其Xtacking架構(gòu)絕非僅為固態(tài)硬盤提供解決方案,而是將混合鍵合技術(shù)錘煉至全球頂尖水準(zhǔn)。
專利數(shù)據(jù)印證實力:2017至2024年一季度,長江存儲在全球范圍內(nèi)公開混合鍵合相關(guān)專利119項,三星同期為83項,SK海力士僅為11項。
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更值得玩味的是,三星為推進(jìn)V10(430層)三堆疊NAND項目,已正式向長江存儲提交專利交叉授權(quán)申請。此舉打破韓國存儲巨頭三十年來技術(shù)單向輸出慣例,標(biāo)志著技術(shù)主導(dǎo)權(quán)正在發(fā)生實質(zhì)性遷移。
正因有長江存儲、中芯國際等先行者持續(xù)攻堅,國產(chǎn)鍵合設(shè)備、化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)系統(tǒng)、等離子清洗裝置等核心裝備相繼實現(xiàn)自主可控,構(gòu)筑起覆蓋全流程的先進(jìn)封裝裝備生態(tài)。
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混合鍵合涉及十余類專用設(shè)備,涵蓋晶圓減薄、表面活化、超凈清洗、光學(xué)對準(zhǔn)、壓力鍵合等關(guān)鍵環(huán)節(jié),每個模塊都曾是進(jìn)口依賴的“硬骨頭”。
經(jīng)過國內(nèi)廠商數(shù)百輪工藝驗證與參數(shù)調(diào)優(yōu),設(shè)備穩(wěn)定性提升210%,單臺年維護(hù)成本下降47%,原先被視作“不可逾越”的技術(shù)門檻,如今已成為頭部晶圓廠標(biāo)準(zhǔn)配置。
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這正是長鑫得以高速推進(jìn)的底層支撐。除新建鍵合DRAM專屬產(chǎn)線外,其還同步實施舊線智能化改造,將多重曝光與先進(jìn)封裝能力注入現(xiàn)有HBM產(chǎn)線體系。
行業(yè)消息顯示,長鑫HBM3及增強(qiáng)版HBM3E已通過主流AI芯片廠商兼容性認(rèn)證,預(yù)計Q4啟動批量交付。這種跨越式進(jìn)展,絕非單一企業(yè)之力所能達(dá)成,而是整條國產(chǎn)供應(yīng)鏈協(xié)同進(jìn)化的必然結(jié)果。
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從輿論風(fēng)向轉(zhuǎn)變亦可窺見趨勢變遷。早年間韓媒提及中國存儲,慣用“低成本替代品”“性能有限”等定性表述;而今報道基調(diào)已轉(zhuǎn)向“技術(shù)追趕速度超預(yù)期”“供應(yīng)鏈韌性值得關(guān)注”。
《經(jīng)濟(jì)日報》在最新專題結(jié)尾坦承:韓國當(dāng)前全球存儲領(lǐng)導(dǎo)地位,相當(dāng)程度建立在美國對華技術(shù)管制的基礎(chǔ)之上。
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但政治壁壘終究無法永久替代技術(shù)壁壘。正如首爾某資深產(chǎn)業(yè)分析師所言:“堤壩再高,也攔不住奔涌向前的江河。”這句話背后,是對中國半導(dǎo)體真實發(fā)展動能的清醒認(rèn)知。
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差距縮小中韓攻守易位
量化指標(biāo)更具說服力。2025年Q2至2026年Q1,長鑫DRAM全球市占率由3.97%飆升至8.0%,增幅達(dá)101%。
從曾被第三方機(jī)構(gòu)排除統(tǒng)計范圍,到穩(wěn)居全球第四大DRAM供應(yīng)商,這一躍遷僅用時22個月,刷新行業(yè)紀(jì)錄。
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中韓在DRAM領(lǐng)域的代際差距,已由原先的5.2年收窄至2.8年。在HBM4接口標(biāo)準(zhǔn)、新型電容材料、低功耗鍵合架構(gòu)等前沿方向,中國研發(fā)進(jìn)度甚至領(lǐng)先韓方6–9個月。
首爾大學(xué)微電子實驗室主任在閉門研討會上直言:“一旦華為、寒武紀(jì)等本土AI芯片廠商啟動HBM規(guī)模化內(nèi)采,配合真實場景下的迭代反饋,良率爬坡曲線將遠(yuǎn)超實驗室預(yù)測。”
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此判斷并非空穴來風(fēng)。存儲芯片的核心競爭力,本質(zhì)是規(guī)模應(yīng)用反哺工藝優(yōu)化的正向循環(huán)。依托國內(nèi)年均新增超200萬張AI加速卡的龐大需求,長鑫HBM產(chǎn)品可在真實負(fù)載下快速完成百萬小時可靠性驗證,這種實戰(zhàn)加速器,遠(yuǎn)勝任何仿真平臺。
鍵合DRAM的技術(shù)突破,表面看是長鑫單點突破,實則是全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同作戰(zhàn)的結(jié)晶。長江存儲在NAND領(lǐng)域積累的119項混合鍵合專利,其底層原理與DRAM場景高度復(fù)用。
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目前雙方已啟動聯(lián)合攻關(guān)機(jī)制:長鑫主導(dǎo)DRAM架構(gòu)定義與量產(chǎn)導(dǎo)入,長江存儲輸出混合鍵合工藝包與缺陷檢測方案,共同開發(fā)面向HBM4的下一代堆疊平臺。這種跨品類協(xié)同,正在催生新的產(chǎn)業(yè)范式。
具體產(chǎn)品表現(xiàn)同樣亮眼:長鑫DDR5內(nèi)存已在AMD銳龍平臺實現(xiàn)頻率突破,穩(wěn)定運行于8000–8200MT/s區(qū)間,較行業(yè)基準(zhǔn)提升18.5%。
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在安卓陣營,搭載長鑫顆粒的旗艦機(jī)型滲透率已達(dá)31.7%,供應(yīng)鏈內(nèi)部預(yù)測,2025年中有望突破50%臨界點。
產(chǎn)能建設(shè)方面,長鑫合肥基地今年底月產(chǎn)能將達(dá)35萬片晶圓,與美光當(dāng)前水平僅差3.4萬片。若順利完成上海科創(chuàng)板募資(295億元),2028年月產(chǎn)能規(guī)劃將提升至50萬片,屆時將超越SK海力士成為全球第三大DRAM制造商。
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HBM賽道同樣火力全開。長鑫已啟動HBM3量產(chǎn),計劃將現(xiàn)有產(chǎn)能的20%專項用于HBM產(chǎn)品線。據(jù)TrendForce預(yù)測,2025年AI數(shù)據(jù)中心將消耗全球63.2%的HBM產(chǎn)能,這一黃金窗口期,正是長鑫實現(xiàn)價值躍遷的戰(zhàn)略機(jī)遇。
相比在傳統(tǒng)DRAM紅海市場與韓企拼價格、卷產(chǎn)能,HBM高附加值賽道為長鑫提供了差異化突圍路徑。單顆HBM3芯片價值相當(dāng)于16顆DDR5,毛利率高出22個百分點。
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當(dāng)然挑戰(zhàn)依然存在:長鑫當(dāng)前主力工藝仍基于DUV多重曝光實現(xiàn)16納米節(jié)點,而三星與SK海力士已在12–14納米EUV節(jié)點量產(chǎn);HBM堆疊良率約61.3%,距國際頭部企業(yè)82.7%仍有提升空間。
但趨勢已然清晰——中國存儲產(chǎn)業(yè)正從“追趕者”蛻變?yōu)椤安⑴苷摺保糠旨?xì)分領(lǐng)域甚至進(jìn)入“領(lǐng)跑者”序列。身份轉(zhuǎn)換的背后,是整個產(chǎn)業(yè)生態(tài)成熟度的根本性躍升。
結(jié)語
長鑫存儲以鍵合DRAM工藝昭示一個真理:在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),外部封鎖從來不是發(fā)展終點,而是倒逼自主創(chuàng)新的最強(qiáng)催化劑。多重曝光+先進(jìn)封裝這條技術(shù)路徑,中國不僅走通了,而且走得更快、更穩(wěn)。
從長江存儲Xtacking架構(gòu)到長鑫鍵合DRAM,中國存儲雙雄正以雙引擎模式,在NAND與DRAM兩條主航道同步加速逼近韓國。韓媒報道口吻由輕蔑轉(zhuǎn)為審慎,恰恰印證其已感知到來自東方的技術(shù)沖擊波。
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這場存儲產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)權(quán)的轉(zhuǎn)移大幕才剛剛開啟,后續(xù)博弈將更加白熱化。中國用十年完成歐美三十年走過的路,剩下的距離,需要的是持續(xù)投入、耐心沉淀與開放協(xié)作。
當(dāng)長鑫鍵合DRAM實現(xiàn)全節(jié)點量產(chǎn)之時,全球存儲產(chǎn)業(yè)地圖將不再是簡單的份額重排,而是一次底層架構(gòu)的系統(tǒng)性重構(gòu)。EUV從來不是技術(shù)天花板,它只是特定歷史階段的政治產(chǎn)物;而真正的技術(shù)天花板,永遠(yuǎn)由人類智慧不斷向上拓展。
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