三星获长江存储专利，闪存技术竞争进入新阶段，长江存储专利输出，闪存市场格局或迎重塑

三星电子向中国长江存储获取3D NAND“混合键合”专利许可这一罕见事件，介绍了NAND Flash从2D到3D的发展过程，以及长江存储X – tacking架构的特点和优势，还分析了长江存储押宝闪存的原因和闪存市场的技术走向。

在科技的浪潮中，总有一些事件能引发广泛的关注与讨论。近期，科技圈除了被“D老师”DeepSeek的影响力所震撼之外，一场看似不同寻常的专利许可授权事件也吸引了众人的目光——三星电子与中国存储芯片厂商长江存储签署了专利许可协议，三星希望借此获得长江存储的3D NAND“混合键合”专利。

三星电子在存储芯片行业的地位堪称举足轻重，它与SK海力士（SK Hynix）、总部位于美国爱达荷州的美光一同被视为全球内存存储芯片市场的三巨头。这样一家行业领军企业，如今却要向中国的存储芯片厂商寻求专利授权，这一情况着实罕见。

换个角度看，近年来美国对中国芯片产业实施了一系列限制措施，从最先进芯片的进口到先进制造设备的引入，都进行了严格把控。然而，这也促使中国芯片企业不得不另辟蹊径，开发新的技术路线以摆脱束缚。令人欣喜的是，中国芯片企业通过不懈努力创造出的新技术，逐渐得到了市场的认可。

不过，对于这次专利授权，我们也无需过度激进地评价。在国家和企业之间，专利授权本就是常见的合作手段。说不定长江存储的颗粒或工艺中，也存在着三星的技术授权。一次专利授权，并不能完全代表某一方处于绝对领先的地位。

但不可否认的是，通过这次专利授权，我们能够洞察到处于下行周期近两年的闪存市场，正在经历着深刻的技术变化。

从2D到3D

要深入理解这次交易中关键的混合键合技术，我们需要先了解NAND Flash的发展历程。

NAND Flash也就是我们常说的闪存，它属于非易失性存储器的一种，在固态硬盘（SSD）、USB闪存驱动器、相机存储卡、手机终端存储等部件中广泛应用。其工作原理相对简单，主要依靠对电荷的存储与释放来实现数据的写入和擦除。早期，芯片上的电路元器件都是平面摆放的。为了提高芯片集成度，晶体管等电路元器件的尺寸一直在按照摩尔定律不断缩小。

当电路元器件的尺寸缩小到极限时，业界想出了一个巧妙的办法——把电路元器件竖起来，采用立体结构的封装形式，也就是我们所说的3D或侧向结构，以此来缩小芯片面积。

闪存由于具有非易失性，主要用于数据存储。早在10年前，业内就预测到随着全球数据量的爆炸式增长，市场对闪存的需求会日益增大。为了满足市场需求，闪存的存储方式和堆叠技术也在持续向3D演进。

具体到3D NAND，它实际上是将闪存颗粒一层层堆叠起来，而堆叠层数的多少成为了业界竞争的关键因素。与2D NAND的水平堆叠方式不同，3D NAND就如同建造摩天大楼，利用纵向维度，在立体空间内对闪存颗粒进行多层垂直堆叠。

然而，闪存芯片的堆叠方式至关重要。在闪存芯片的电路中，一部分是用于存储数据的颗粒阵列（Cell Arraya），另一部分是控制数据写入和读出的外围控制电路（Periphery）。在传统架构中，外围控制电路通常位于存储单元的侧面，两者并列摆放。这种布局不仅占据了较大的芯片面积（20% – 50%），还增加了信号传输的距离和延迟。

因此，包括三星在内的众多传统闪存厂商在最初研发3D NAND Flash时，都选择将控制电路放在存储阵列之下。例如SK海力士的PUC（Periphery Under Cell）和三星的COP（Cell on Periphery），本质上都是采用这种设计。这样做一方面缩短了信号传输路径，使数据的读写操作能够更迅速地响应；另一方面，显著提升了数据传输速度。

但随着堆叠层数和存储密度的急剧增加，这种架构逐渐暴露出问题。就像在地基上建造过多楼层的高楼，导致地基不堪重负。当堆叠层数超过300层时，机械压力、热管理等问题纷纷涌现，使得这种架构难以继续推进。

分开制造的秘诀

大约在2015年前后，多家公司开始转向CBA（CMOS directly Bonded to Array，外围电路直接键合到存储阵列）技术，即将控制电路放到存储阵列顶端，就像给高楼“封顶”一样。这种方式在一定程度上提升了芯片的集成度和电路性能，实现了更高的性能和更低的功耗。

正是在这样的背景下，长江存储的3D NAND闪存技术迎来了快速发展的机遇。2016年，紫光集团与武汉新芯共同组建了长江存储。仅仅在2018年，长江存储就成功避开美光的专利保护区，自主开发出X – tacking晶栈架构。

X – tacking架构属于CBA架构的一种，但在具体制造过程上有所不同。所谓X – tacking架构，是将存储阵列和控制电路分别在两片独立的晶圆上，采用不同的工艺进行加工，然后再将它们键合到一起。键合这一步骤至关重要，它可以理解为把两块晶圆焊接并封装在一起的过程，需要保证封装的密度和可靠性，这属于目前的尖端封装技术，也是本文开头提到的输出专利技术。

这一技术是闪存厂商推出堆叠层数超400层的NAND Flash产品的关键所在。三星在获得该专利后，立刻推出了400多层堆叠的第十代V – NAND闪存。

除了降低控制电路的“存在感”、提升存储密度之外，X – tacking架构的最大优势在于存储阵列和控制电路可以采用不同的工艺制程和技术进行生产。存储阵列可以继续沿用成熟制程，从而降低成本；控制电路不会受到存储阵列加工时高温、高压的影响，因此可以跟随逻辑电路的进步，采用先进制程来提高传输速率和性能。

目前，X – tacking 3.0闪存已实现大规模生产，而X – tacking 4.0的研发也在紧锣密鼓地进行中。传统结构NAND的面积利用率约为65%，而X – tacking架构可以达到90%。未来，随着长江存储第四、第五代X – tacking闪存的逐渐成熟，其优势将更加显著。

X – tacking技术与其他国际级NAND Flash大厂的技术和架构都有所不同，并且拥有独家专利。这些专利在长江存储的运营过程中，不仅成为了重要的保护伞，也成为了其以低价“血洗”市场的有力武器。

追上闪存先进技术

回顾过去，长江存储当初选择先押宝闪存，无疑是一个明智之举。

先进封装技术让长江存储在闪存市场中占据了一席之地。这可能有以下几方面原因：其一，在集成电路产业中，按收入规模划分，CPU（中央处理器）、存储芯片和其他芯片各占约三分之一。与CPU相比，存储芯片相对标准化，不需要依赖复杂的生态系统。其二，从供应安全和数据安全的角度考虑，中国需要拥有一家自己的3D NAND芯片企业。存储芯片主要分为两类，一类是DRAM（动态随机存取存储器），可用于生产内存条，支持计算，全球市场主要由韩国三星、海力士和美国美光三家企业主导，国内则由合肥长鑫进行攻坚；另一类闪存，国内当时缺乏强有力的竞争者。更重要的是，3D NAND的发展历史较短，产品大规模进入市场也不过是近四五年的事情，这为长江存储的追赶提供了相对容易的条件。

无论是三星电子还是长江存储的技术取向，都反映出目前业界更加重视晶圆封装技术，而非单纯依赖“摩尔定律”。那么，如今竞争激烈的晶圆制造技术是否会有一天让位于封装技术呢？国内芯片厂商的优势或许将在这个过程中逐渐显现出来。

本文围绕三星向长江存储获取专利许可这一事件展开，详细介绍了闪存技术从2D到3D的发展过程，以及长江存储X – tacking架构的创新之处和优势。同时分析了长江存储押宝闪存的原因，指出业界对封装技术的重视趋势以及国内芯片厂商可能迎来的机遇。这一事件不仅体现了中国芯片企业在技术创新上的进步，也预示着闪存市场格局可能发生的变化。