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10月9日,复旦大学周鹏-刘春森团队抛出了颗重磅炸弹,全球首颗二维-硅基混合架构闪存芯片长缨(CY-01)正式问世,这颗芯片不只是中国第一,更直接瞄准了全球600亿美元的闪存市场。
这个市场常年被三星、铠侠、西部数据这些巨头攥在手里,可这颗中国芯片让称霸多年的三星都感到了紧张,我们以后用手机、电脑,真能摆脱存得慢、买得贵吗?
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我们平时用的手机、电脑里的闪存,不管是三星的3DNAND,还是铠侠的TLC颗粒,存储速度早就快到了头,这就是行业常说的物理极限。
但长缨芯片一出手,就把这个极限撕开了口子,早在今年4月,复旦团队先研发出的二维闪存器件破晓(PoX),就实现了400皮秒的超高速存储。
400皮秒是什么概念,以前往手机传100张4K高清照片,最快得等10秒左右,用长缨的技术,1秒内就能搞定。
要是AI公司用它存训练数据,原本2小时的加载时间,现在几十分钟就能完成,而且这个速度比当前全球最快的闪存技术还快数百倍。
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可光在实验室里快还不够,很多新技术都卡在从实验室到工厂这步,有些新材料器件,看着性能厉害,到了量产阶段要么良率低得可怜,要么得花几十上百亿美元建新生产线,根本不划算。
长缨芯片最绝的地方,就是把这个老大难问题解决了,它把二维材料和咱们已经很成熟的硅基CMOS工艺深度融合,没走砸钱建新厂的老路。
复旦团队让二维材料顺着老城区的地形贴,先把二维材料分成一个个小模块,再用微米级的小孔把这些模块和CMOS电路连起来,最后居然做到了94.3%的芯片良率。
芯片良率能到90%以上就满足量产条件了,而且这种不拆老城区、只升级装修的思路,让我们不用建新产线,直接用现有的CMOS工厂就能生产长缨芯片。
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这对三星来说可不是好消息,毕竟三星为了维持3DNAND的垄断,每年都要花上百亿美元升级产线,现在中国芯片不用砸钱建新厂就能实现更高性能,三星的产线优势一下子就没那么香了。
可芯片快一点、不用建新产线,这跟我们普通人有什么关系?其实这颗芯片的影响早藏在咱们的日常和行业里了。
现在AI发展得越来越快,不管是ChatGPT这样的聊天机器人,还是自动驾驶的训练系统,都要处理海量数据。
但很多AI公司都有个头疼事,算力够了,存储速度却跟不上,OpenAI之前就公开说过,AI进步的一半障碍,都来自存储性能,而长缨芯片正好把这个障碍清掉了。
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对AI公司来说,时间就是成本,能提前一天推出模型,就能多抢点市场份额。
而且长缨芯片功耗还特别低,二维材料的天然特性让它比传统闪存省电三成以上。
AI数据中心都是24小时运转的,用电成本本就高,全换成长缨芯片的话,一个中等规模的数据中心一年就能省上千万电费,这笔钱再投回AI研发,正好形成良性循环。
这样以后数码产品就会更好用、更便宜,现在我们买U盘、硬盘,价格还被三星、铠侠这些巨头控制着。
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可长缨芯片已经明确计划,3-5年内实现百万量级的集成应用,到时候国产存储产品的产能上来了,三星就没法再随意定价,我们买存储设备的钱说不定还能再省一半。
加上长缨芯片兼容性特别好,不用换设备就能用,家里的旧笔记本存东西越来越慢,换传统固态硬盘提升有限。
但装个基于长缨技术的硬盘,不用换主板、不用重装系统,存东西速度就能提好几倍,旧电脑直接焕发第二春。
还有家里的路由器、监控硬盘,用长缨的存储模块,不仅存数据快,还更省电。
这颗芯片还可能改变咱们用电脑、手机的底层逻辑,现在的计算机都得靠内存、硬盘、缓存的多级存储体系。
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但长缨芯片兼顾了高速和非易失性,也就是又快又能长期存数据,以后可能不用这么麻烦的多级存储了,直接一层存储就能搞定。
到时候电脑开机更快,手机也不会因为内存不够卡顿,这些改变现在虽没实现,但已经不是遥不可及的事了。
全球闪存市场每年规模有600亿美元,这么大的蛋糕,三星一直是最大的受益者。
三星能垄断这么多年,靠的就是技术领先,它最早推出3DNAND技术,把闪存容量做得越来越大,再加上产能控制,靠调整产线开工率,让市场价格维持在对自己有利的区间。
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可长缨芯片的出现,正好戳中了三星的软肋,首先是技术代差的风险,三星现在的核心技术是3DNAND,简单说就是把存储单元叠楼,叠得越高容量越大。
但叠楼总有极限,现在最多能叠500多层,再往上叠不仅成本飙升,良率还会下降。
而长缨芯片用的是二维材料,不是叠楼而是铺薄层,理论上性能上限比3DNAND高得多。
要是中国先实现二维闪存量产,三星的3DNAND技术就会像当年的胶卷相机一样,慢慢被市场淘汰。
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三星为了维持技术领先,每年都要投大量钱升级产线,而长缨芯片不用额外砸钱建新产线,直接用现有CMOS产线就能生产,生产成本比三星低不少。
这颗芯片还打破了三星的地缘政治优势,之前美国多次限制对华高端芯片技术出口,三星虽没明着跟,但也跟着美国政策,限制向中国出口先进的3DNAND芯片。
可现在中国自己研发出了更先进的二维闪存,美国的技术封锁就没了意义,三星也没法再靠技术卡脖子维持在中国市场的份额。
而且中国是全球最大的闪存消费市场,每年要进口上千亿美元的闪存产品,要是中国企业能自己生产长缨芯片,不仅能减少进口依赖,还能把产品出口到其他国家,直接跟三星在全球市场竞争。
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当然,我们也不能盲目乐观,长缨芯片要真正撼动三星的地位,面前还有几道坎得跨过去。
虽然实验室里能做到94.3%的良率,到了量产阶段可就不一样了,实验室一次只生产几十、几百颗芯片,能精细控制每个环节。
但工厂里一次要生产万片晶圆,每片晶圆上有上千颗芯片,任何一个小环节出问题,良率都会大幅下降。
而且万片晶圆级生产的成本控制,现在还是个未知数,要是量产成本比预期高,就会失去价格优势。
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还有国际竞争的压力,除了三星,铠侠、西部数据也在加快二维闪存的研发,虽然进度比中国慢,但他们有成熟的市场渠道和客户关系,要是联合起来搞价格战或专利围堵,中国企业还是会面临不少压力。
但复旦团队已经申请了超过200项核心专利,覆盖了二维材料制备、模块化集成、通孔技术等关键环节,就算国外企业想搞专利战,也很难找到突破口。
不过不管怎么说,长缨芯片的突破,已经标志着中国半导体产业从追赶者变成了领跑者,而实现这一转变的关键,就是融合式创新。
不是盲目追求从零开始造新东西,而是把新材料、新架构和我们现有的制造业基础结合起来,用最少的成本实现最大的突破。
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长缨这个名字,取自今日长缨在手,何时缚住苍龙,这不仅是团队的雄心,也是中国半导体产业的底气。
现在AI驱动的存储变革已经拉开序幕,谁能掌握下一代存储技术,谁就能在未来的科技竞争中占据主动。
长缨芯片的出现,让中国第一次站在了这场竞争的起跑线最前面,虽然后面还有量产、生态适配等挑战,但只要沿着融合创新的路走下去,迟早能缚住三星这个苍龙,让中国的闪存芯片走向全球。
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