大数据存储发展报告（大数据时代迎来新挑战）

随着物联网、云计算、大数据等技术的飞速发展，人类正从一个“信息时代”迈入另一个“数据时代”。为了更好地管理这些丰富且庞大的数据资产，对存储芯片提出了更高要求。

据统计，现在一个人一天可能产生的数据大概是1GB，但一辆无人驾驶汽车一天产生的数据量是4000GB，是前者的4千倍。

从2018年开始，我们看到机器产生的数据已经超过了人类产生的数据，这是人类历史上的第一次。预计到2022年，机器产生的数据将会是人类产生的数据的9倍之多。

而所有的数据，包括无人车、智慧城市、智能家居等所有机器产生的数据都要从终端、边缘，通过各层传输、计算到云端、大数据中心，然后再计算，最终返回到终端，所有过程都需要巨大的计算能力。现有的计算架构已经无法满足进一步发展的需要，于是我们更多的关注存储的发展。

图源：360图片

1966 年动态随机存取存储器（DRAM）问世，存储器进入半导体时代，最早单颗裸片（Die）容量为 1kb，如今已达16Gb 及以上。直到 1980 年，东芝发明了闪存 （Flash），此后90年代，先后出现了 USB、SD 卡等多种 Flash 应用。2008 年，3D 闪存（NAND）技术萌芽，到2014年正式商用量产。

由此看，半导体存储器发展已有55年，其中 DRAM 发展已有55年，Flash 发展已有 40 年，由于2D NAND和 3D NAND 技术差别巨大，实际上3D NAND 发展历史仅仅十余年，技术成熟度远不如DRAM。

一般来说，半导体存储器可分为两类：易失性存储器和非易失性存储器。其中，“易失性存储器”是指断电以后，内存信息流失的存储器，例如 DRAM（动态随机存取存储器），包括电脑中的内存条。而“非易失性存储器”是指断电之后，内存信息仍然存在的存储器，主要有 NOR Flash 和 NAND Flash 两种，具有体积小、存储速度快等特点。

图源：智东西

存储芯片的必要性在于其大而重要。“大”体现在其市场规模足够大，约占半导体总体市场的三分之一，在内存、消费电子、智能终端等领域均有应用；“重要”体现在存储芯片是电子系统的粮仓，数据的载体，关乎数据的安全。随着进入云计算、大数据时代，存储芯片已经成为关系到下一代信息技术成败的战略性新兴产业，存储芯片关乎国家的信息安全，信息技术产业链安全，乃至未来更高阶的人工智能的发展。

以行军打仗作比喻，发展存储芯片可谓是兵马未动，粮草先行。

中国大陆是存储芯片的消耗大国，我国每年芯片进口逾3000亿美元，其中存储芯片占30%以上，消耗了全球接近50%的存储器产能。但如此巨大的国内市场，却面临多重困难和挑战。

第一，强大的算力、超摩尔定律技术挑战、过高的成本，以上因素对存储芯片提出了更高的要求，也使得其实现大规模量产成为了一大难题。

第二，中国大陆存储芯片产业遭受到美国政府的组合拳精准封锁打击。美国商务部（BIS）发布禁止美国供应商向中国大陆生产DRAM和3D NAND存储芯片的厂商提供生产设备等一系列政策。

第三，中国大陆存储芯片相关技术积累薄弱，自给能力不到一成，国产化很低。

图源：网络

基于自主可控的政策需求下，中国大陆迎难而上，开启对存储芯片的战略布局。例如，长江存储、晋华、长鑫等国内企业在技术上不断取得突破，为“中国芯”贡献自己的力量。

国产化“存储芯片”开始逐步崛起，颇有成效。2018年8月，长江存储发布了Xtacking技术，在闪存技术架构上成功实现突破性创新。2020年，长江存储已经实现128层的NAND量产，与三星等国外大厂已没有代差。2021年，长江存储占全球市场份额约5%，仅次于三星、SK海力士、Kioxia、西部数据和美光，成为世界第六大NAND闪存制造商。

长江存储二期计划最早于2022年底投产，预计产能20万片晶圆/月。但由于半导体全球市场萧条，进入下行周期，且美国的半导体管制政策，长江存储受其影响，这一计划暂时停摆。

近期，随着各半导体大厂最新财报出炉，多家企业营收不及预期，英特尔、三星、美光、SK海力士等巨头业绩衰退明显。据业内人士透露，存储大厂生产的每颗存储芯片几乎都在亏损，2023年集体经营亏损预估达破纪录的50亿美元。

图源：三星电子财报，利润暴跌97%

图源：SK海力士，创下有史以来最大的季度亏损

除了全球整体需求和经济成长下滑，中国存储芯片逐步自产自足，国内企业陆续减少对韩、台、日存储芯片的采购，也可能是几大巨头存储芯片库存过高，需求疲软的原因。

从长远来看，或许首先无法承受其后果的是美国科技企业。

而国产芯片企业，同样也面临着多重挑战。随着芯片不断向微型化发展，工艺制程开始向着更小制程推进，已经越来越逼近物理极限。在此情况下，先进的封测技术是未来存储技术的重要发展方向。

存储芯片的封装工艺制程主要分为圆片超薄磨划、堆叠装片、打线、后段封装几个环节。其中，“圆片磨划”是存储技术的 3 大关键之一，其主要目的是硅片减薄和切割分离。这对于存储封装的轻量化、小型化发展十分重要，然而更薄的芯片需要更高级别的工艺能力和控制，这使得许多封装厂商面临着巨大的挑战。

图源：Tensun腾盛

芯片的厚度越薄，芯片强度越脆，传统的磨划工艺很容易产生芯片裂纹，这是由于传统机械切割会在芯片中产生应力，这将会导致芯片产生一些损伤，如侧崩、芯片碎裂等，而减薄后的圆片，厚度越小，其翘曲度越大，极易造成圆片破裂。

当然，除了翘曲和碎裂的问题，在芯片封装过程中，任何一颗细小的颗粒都是致命的，它很可能会导致芯片的碎裂，从而使整个产品报废。因此，在生产过程中对于洁净度控制显得尤为重要。

针对以上问题，Tensun腾盛摒弃了对芯片厚度有局限性的传统磨划工艺，通过设置精密的组件，能够对物料进行精准的切割，并且可以在切割后对物料进行细致的清洗，减少了后期清洗物料的麻烦，提高生产的效率。Tensun腾盛深度挖掘精密切割机市场，不同切割设备适应于不同类型材料、尺寸的切割需求，满足存储芯片在后端的封测需求，助力国产存储芯片发展。

声明：本文部分内容参考出处有：

1.「国产存储芯片产业如何走出至暗时刻」，来源：腾讯网

2.「存储芯片的重要性体现在哪？」，来源：豆丁网

3.「浅谈存储器芯片封装技术之挑战」，来源：与非网

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