在數(shù)字化時代，存儲芯片稱得上是重要的“數(shù)據(jù)糧倉”。

它能存儲各種數(shù)據(jù)資源，決定著手機能存多少照片、電腦能加載多快的程序，甚至關(guān)系著AI大模型和自動駕駛的“記憶容量”，有著非常強的戰(zhàn)略作用。2024年，全球芯片市場銷售額首次超過6000億美元，其中邏輯產(chǎn)品占比最大（2126億美元），內(nèi)存產(chǎn)品排名第二（1651億美元）。

最近，存儲芯片行業(yè)上演了一出“倒反天罡”的大戲。有韓媒報道，三星電子跟長江存儲簽署了3D NAND混合鍵合專利許可協(xié)議，從下一代閃存芯片（V10 NAND）開始使用長江存儲的專利技術(shù)，特別是“混合鍵合”技術(shù)。

作為全球存儲芯片巨頭，三星竟然跟一家成立于2016年的中國企業(yè)合作，堪稱“巨頭向新秀交學(xué)費”。由于這樣的操作著實比較少見，一些韓國網(wǎng)友不如意料地再次破防，聲稱“三星要沒落了”“三星向中國低頭了”。

細究內(nèi)情，這場合作絕非簡單的“巨頭低頭”，而是一場技術(shù)定義權(quán)的重新洗牌。

必須承認(rèn)，在全球存儲芯片行業(yè)，三星依然是妥妥的頭部玩家，領(lǐng)先于長江存儲。只不過，長江存儲通過Xtacking架構(gòu)創(chuàng)新打出一片天地。更為關(guān)鍵的是，它給自家的“混合鍵合”技術(shù)申請了大量的專利，三星要想用就繞不開它。

這場合作顯現(xiàn)出中國科技企業(yè)在壓力之下，通過架構(gòu)創(chuàng)新實現(xiàn)逆襲的底層邏輯。如今火遍全球的DeepSeek，某種程度上也是架構(gòu)創(chuàng)新的代表。

當(dāng)被外界打壓或者進入困局，中國科技企業(yè)正在把架構(gòu)創(chuàng)新當(dāng)做“破局神器”。那么，誰又會是下一個用“架構(gòu)創(chuàng)新”實現(xiàn)逆襲的中國企業(yè)？

01 從“蓋樓競賽”到“樂高拼接”：

長江存儲的架構(gòu)變革

要理解三星為何向長江存儲“交學(xué)費”，得從3D NAND技術(shù)的“蓋樓競賽”說起。

在存儲芯片行業(yè)，傳統(tǒng)2D NAND的存儲單元采用平面結(jié)構(gòu)，存儲單元被排列在一個平面的單層結(jié)構(gòu)內(nèi)，容量有限。而3D NAND采用多層垂直堆疊結(jié)構(gòu)的，就像是在“蓋樓”。

這突破了傳統(tǒng)平面存儲的容量限制，能讓存儲密度做到指數(shù)級增長，由此吸引了三星、美光、SK海力士等頭部玩家布局。

尤其是三星，早在2015年就把樓蓋到了三十多層，此后十年更是一路蓋到了兩百多層，速度遠超其他同行。這在于三星有個獨家技術(shù)——CoP （Cell on Peripheral）技術(shù)，簡單說就是在單片晶圓上將控制電路置于存儲單元下方，然后向上不斷堆疊。

打個比方，就像把控制電路當(dāng)做地基墊在存儲單元下面，然后往上不斷蓋樓。依靠獨特的絕緣技術(shù)，三星既能保證每一層“樓”的存儲單元跟“地基”的電路相連，又不相互干擾，避免短路。

不過到了2025年，三星的“蓋樓行動”面臨著極大壓力。隨著SK海力士和美光等競爭對手的層數(shù)都超過了400層，三星計劃今年下半年開始大規(guī)模生產(chǎn)第十代存儲芯片V10 NAND，層數(shù)會蓋到420~430層的新高度。

這時候問題就來了，還是拿“蓋樓”比喻：

1、地基壓力過大：到了400多層，存儲單元底部電路的壓力變大，可能會對電路造成損壞。相當(dāng)于樓層變高，地基壓力會變大。

2、工藝更加復(fù)雜：層數(shù)多了，控制電路的工藝復(fù)雜度呈指數(shù)級上升，良率會下滑。相當(dāng)于樓層高了施工難度高，質(zhì)量難以保障。

3、維修成本飆升：層數(shù)多了，一旦電路出問題，維修成本巨大，相當(dāng)于樓棟出現(xiàn)問題有時候需要從頂樓檢查到底層，非常麻煩。

這就是三星的CoP技術(shù)困境——“死磕一棟樓，蓋得越高難度越大”。

沒辦法，三星只好尋求跟長江存儲的合作，因為后者有一個獨家絕活——Xtacking架構(gòu)。

簡單說，Xtacking架構(gòu)是在兩片獨立的晶圓上加工外圍電路和存儲單元，當(dāng)兩片晶圓各自完工后，再通過數(shù)百萬根垂直互聯(lián)通道(VIA)將兩片晶圓鍵合在一起。

翻譯過來就是，長江存儲采用的是“樂高式造樓法”，存儲單元和控制電路是單獨分開的，最后像拼樂高一樣拼起來。

跟三星的CoP技術(shù)相比，Xtacking架構(gòu)技術(shù)相當(dāng)于把原本放在“地基”里的電路，均勻分配到每一層“樓”里，每一層都裝了一個獨立的電源。這樣的架構(gòu)創(chuàng)新有很多優(yōu)勢：

1、性能提升：在傳統(tǒng)3DNAND架構(gòu)中，外圍電路約占芯片面積20~30%， Xtacking技術(shù)能實現(xiàn)更高的存儲密度，芯片面積可減少約25%，還可以讓NAND獲取更高的I/O接口速度及更多的操作功能。

2、更短的周期：由于Xtacking架構(gòu)可以利用存儲單元和外圍電路的獨立加工優(yōu)勢，實現(xiàn)并行的、模塊化的產(chǎn)品設(shè)計及制造，所以周期能縮短3個月，生產(chǎn)周期可縮短20%。

3、更低的成本：在Xtacking架構(gòu)中，工藝復(fù)雜度降低，減少了20%的光刻和蝕刻步驟，成本也降低了20%，隨著層數(shù)的不斷增高，基于Xtacking所研發(fā)制造的3D NAND閃存將更具成本優(yōu)勢。

其實，三星原本計劃在V10 NAND中親自解決混合鍵合技術(shù)。然而，它發(fā)現(xiàn)從V10到V12代產(chǎn)品幾乎都無法繞開長江存儲的專利布局，最后只能尋求合作。

這是因為長江存儲很有先見之明，從2016年開始就圍繞自家的混合鍵合技術(shù)注冊了上萬項專利，形成密密麻麻的“專利地雷陣”，別人一旦踩中就會惹上麻煩。

可以說，這場合作不僅是技術(shù)比拼的勝利，也是專利競賽的縮影。

02 從被制裁到快速起跑，

長江存儲的逆襲路徑

長江存儲能夠跟三星合作，一個重要的原因就是架構(gòu)創(chuàng)新。要問它為什么要搞架構(gòu)創(chuàng)新，繞不開一個字：

難。

2016年前后，國內(nèi)三大存儲芯片公司——晉華集成、合肥長鑫和長江存儲相繼成立。此時的全球存儲芯片市場，已被三星、美光、SK海力士等巨頭壟斷。它們手握海量專利，技術(shù)壁壘高如城墻。長江存儲很難從市場縫隙中突圍，而且稍不留神就會踩到“專利地雷”。

值得慶幸的是，2016年開始中國對3D NAND技術(shù)進行了非常全面的專利預(yù)警工作，呈現(xiàn)了當(dāng)時各家大廠的技術(shù)路線和相互規(guī)避的情況。此時的長江存儲，相當(dāng)于拿到通關(guān)的地圖，能夠更容易地避開國際專利雷區(qū)。

不過，起步的時候長江存儲跟國外巨頭差距依然明顯。2017年，長江存儲研發(fā)出32層3D NAND，但同年三星已量產(chǎn)64層，技術(shù)差距如同“小學(xué)生挑戰(zhàn)博士生”，時間差距更是達到5年。

轉(zhuǎn)折點發(fā)生在2018年，長江存儲推出了Xtacking架構(gòu)，開辟出一條新路線。2019年，長江存儲實現(xiàn)32層3D NAND量產(chǎn)，并研發(fā)出64層3DNAND。

2020年，長江存儲宣布第三代TLC/QLC兩款產(chǎn)品研發(fā)成功，其中X2-6070型號作為首款第三代QLC閃存，擁有發(fā)布之時業(yè)界最高的I/O速度，最高的存儲密度和最高的單顆容量。

隨著長江存儲快速起步，警覺的美國揮舞起了打壓的大棒。2022年，美國將長江存儲列入實體清單，禁止其使用任何含美國技術(shù)的設(shè)備。這番制裁相當(dāng)于馬拉松跑到一半被沒收跑鞋，讓你光腳跑。

面對制裁，長江存儲加大了跟國產(chǎn)廠商的合作，比如利用中微半導(dǎo)體的蝕刻設(shè)備、北方華創(chuàng)的沉積與蝕刻設(shè)備，以及拓荊科技的沉積設(shè)備等等。當(dāng)外界以為長江存儲要撲街的時候，它反而支棱起來了：

2022年，半導(dǎo)體研究機構(gòu)TechInsights稱，長江存儲量產(chǎn)232層3D NAND芯片X3-9070，堆疊層數(shù)和存儲密度達到國際領(lǐng)先水平；

2024年，長江存儲的Xtacking 4.0實現(xiàn)270層堆疊，讀取速度突破14.5GB/s，比肩全球頂級SSD。

被美國封鎖搶走跑鞋后，長江存儲反而跑得更快了。

前瞻產(chǎn)業(yè)研究院指出，2020年底長江存儲在NAND Flash領(lǐng)域的全球市場份額為1%，2023年進一步擴大到10%。更重要的是它在技術(shù)上掌握了主動權(quán)，Xtacking架構(gòu)已經(jīng)成為3D NAND行業(yè)的新標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)悉，SK海力士也正跟長江存儲談專利協(xié)議，打算在400層以上的產(chǎn)品里用上混合鍵合技術(shù)。

長江存儲在NAND Flash領(lǐng)域的全球市場份額 | 來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院

過去，全球存儲芯片市場長期被三星、SK海力士、美光等巨頭壟斷。現(xiàn)在，一些國產(chǎn)廠商也在加速布局，全球存儲芯片市場變得更多元化，國產(chǎn)力量開始崛起。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示，2023年中國存儲芯片行業(yè)市場規(guī)模達到2591億元，近五年復(fù)合增速達20.38%，2024年進一步增長到3006億元。

中國存儲芯片市場規(guī)模 | 來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院

最近，韓國科技評估與規(guī)劃研究院發(fā)布的一份調(diào)查報告指出，中國在除先進封裝以外的所有半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域的基本能力都超過了韓國。

韓國竟然愿意承認(rèn)自己不如中國，也算是活久見了。

當(dāng)然了，雖然近些年我國存儲芯片取得了一定成績，但是仍然不能掉以輕心。

一方面，行業(yè)龍頭依然是三星、美光等海外廠商，它們的“技術(shù)聯(lián)盟＋品牌優(yōu)勢”仍在沖擊著國產(chǎn)廠商的市場份額。另外，我國存儲芯片的EUV光刻機、原子層沉積設(shè)備等仍依賴ASML、應(yīng)用材料等國際供應(yīng)商，在大環(huán)境不確定的背景下依然面臨挑戰(zhàn)。

未來，存儲芯片市場預(yù)計演變?yōu)榧夹g(shù)、架構(gòu)、專利、產(chǎn)能、生態(tài)的全面比拼。每家企業(yè)都存在多種發(fā)展路徑，你追我趕的競爭形勢會一直延續(xù)。

03 架構(gòu)創(chuàng)新：

中國科技的“破局神器”

將視線從長江存儲擴散到整個中國科技行業(yè)，引起我興趣的是，架構(gòu)創(chuàng)新似乎正在成為中國科技企業(yè)的集體選擇。

現(xiàn)在人人都在提的DeepSeek，本身也創(chuàng)造了一種架構(gòu)創(chuàng)新。

隨著參數(shù)規(guī)模擴大，大模型的算力消耗會呈指數(shù)級增長。然而，美國為了遏制中國科技發(fā)展，從2022年開始禁止對華出口高端芯片，包括DeepSeek在內(nèi)的一些國產(chǎn)大模型廠商遭遇硬件瓶頸。在算力受限條件下，他們必須突破參數(shù)堆疊的固有路徑，轉(zhuǎn)向更經(jīng)濟的架構(gòu)設(shè)計。

DeepSeek就采用MoE（混合專家模型）的創(chuàng)新架構(gòu)，明顯降低了計算成本，同時提升了模型性能。

形象的說，MoE架構(gòu)如同一支高度分工的“超級戰(zhàn)隊”，每個專家專注解決特定問題，而“指揮官”（路由機制）動態(tài)分配任務(wù)，實現(xiàn)效率最大化。

比如，在處理復(fù)雜任務(wù)時，底層專家負(fù)責(zé)提取基礎(chǔ)特征（如時間、地點），高層專家進行語義整合，這種分工協(xié)作使得推理成本降低40%。另外有實驗數(shù)據(jù)顯示，DeepSeek MoE架構(gòu)在處理相同規(guī)模的數(shù)據(jù)時，顯存消耗僅為傳統(tǒng)模型的1/5。

面對DeepSeek的火爆，美國又揮舞起打壓大棒。DeepSeek則選擇全面開源MOE架構(gòu)核心代碼，這既符合其"技術(shù)平權(quán)"理念，也是應(yīng)對封鎖的破局之策——開源后吸引全球開發(fā)者形成龐大生態(tài)，通過分布式創(chuàng)新反哺基礎(chǔ)架構(gòu)優(yōu)化，形成制裁難以阻斷的迭代閉環(huán)。

存儲芯片、大模型領(lǐng)域的逆襲只是一個側(cè)影，架構(gòu)創(chuàng)新的火種早已在中國科技圈蔓延。

再往前看，華為也在嘗試通過架構(gòu)創(chuàng)新突破困局。

2018年開始，美國用各種方式抑制華為的發(fā)展，尤其是在芯片上卡脖子。在此形勢下，華為認(rèn)為解決芯片代差問題的關(guān)鍵，不在于單一芯片工藝的突破，而在于整個系統(tǒng)架構(gòu)的優(yōu)化。

具體做法是，通過系統(tǒng)設(shè)計和工程建設(shè)提升數(shù)字中心的能力、算力和分析能力，包括空間、帶寬、能源的優(yōu)化，從而在一定程度上彌補芯片工藝上的不足。

對于國產(chǎn)芯片，一些人的顧慮是軟件兼容性不好。華為的鴻蒙系統(tǒng)就用分布式架構(gòu)打通手機、汽車、IoT設(shè)備，突破操作系統(tǒng)生態(tài)壁壘。如今國產(chǎn)芯片和系統(tǒng)已經(jīng)不是“能用”，而是逐漸變成“好用”。

面對客戶的需求變化和國外的技術(shù)壟斷，阿里云也走出一條“架構(gòu)創(chuàng)新”之路：

2011年，阿里云就開始嘗試用阿里集團已經(jīng)成熟的分布式架構(gòu)。

2015年，隨著客戶提出規(guī)模彈性等需求，阿里云開始了“池化架構(gòu)”的變革，真正的云上大規(guī)模彈性得以實現(xiàn)。

2016 年，受限于CPU通用架構(gòu)，阿里云發(fā)現(xiàn)軟件層面的優(yōu)化已經(jīng)逼近極限，隨后“神龍架構(gòu)”誕生。阿里云團隊開始通過專用芯片解決虛擬化開銷問題，走上軟硬件融合之路。

2022年，面對外部的技術(shù)和算力封鎖，阿里云的“飛天 +CIPU”架構(gòu)進化初成。

有人說，架構(gòu)創(chuàng)新的本質(zhì)就是“正面剛不過，就換條賽道彎道超車”。其實，憑借架構(gòu)創(chuàng)新也能制定游戲規(guī)則。它不僅是求生工具，也是進攻武器。

不過，咱們在通過架構(gòu)創(chuàng)新彎道超車的同時，也要警惕“路徑依賴”，它是指事物一旦進入某一路徑，就可能因為慣性對這種路徑產(chǎn)生依賴。過于側(cè)重架構(gòu)創(chuàng)新，可能會忽視基礎(chǔ)技術(shù)。這就好比用樂高搭出埃菲爾鐵塔，但每一塊積木的精度仍依賴他人，依然存在坍塌風(fēng)險。

說白了，中國科技的崛起，既需要更多“長江存儲式”的架構(gòu)創(chuàng)新，也需要基礎(chǔ)技術(shù)上的持久戰(zhàn)。畢竟，唯有手握積木的設(shè)計權(quán)與制造權(quán)，才能搭建出真正屬于自己的科技王國。

這些都需要時間來沉淀，不妨讓子彈再飛一會。