三星向长江存储“交学费”：一场“倒反天罡”的大戏

在数字化时代，存储芯片称得上是重要的“数据粮仓”。

它能存储各种数据资源，决定着手机能存多少照片、电脑能加载多快的程序，甚至关系着AI大模型和自动驾驶的“记忆容量”，有着非常强的战略作用。2024年，全球芯片市场销售额首次超过6000亿美元，其中逻辑产品占比最大（2126亿美元），内存产品排名第二（1651亿美元）。

最近，存储芯片行业上演了一出“倒反天罡”的大戏。有韩媒报道，三星电子跟长江存储签署了3D NAND混合键合专利许可协议，从下一代闪存芯片（V10 NAND）开始使用长江存储的专利技术，特别是“混合键合”技术。

作为全球存储芯片巨头，三星竟然跟一家成立于2016年的中国企业合作，堪称“巨头向新秀交学费”。由于这样的操作着实比较少见，一些韩国网友不如意料地再次破防，声称“三星要没落了”“三星向中国低头了”。

细究内情，这场合作绝非简单的“巨头低头”，而是一场技术定义权的重新洗牌。

必须承认，在全球存储芯片行业，三星依然是妥妥的头部玩家，领先于长江存储。只不过，长江存储通过Xtacking架构创新打出一片天地。更为关键的是，它给自家的“混合键合”技术申请了大量的专利，三星要想用就绕不开它。

这场合作显现出中国科技企业在压力之下，通过架构创新实现逆袭的底层逻辑。如今火遍全球的DeepSeek，某种程度上也是架构创新的代表。

当被外界打压或者进入困局，中国科技企业正在把架构创新当做“破局神器”。那么，谁又会是下一个用“架构创新”实现逆袭的中国企业？

01 从“盖楼竞赛”到“乐高拼接”：

长江存储的架构变革

要理解三星为何向长江存储“交学费”，得从3D NAND技术的“盖楼竞赛”说起。

在存储芯片行业，传统2D NAND的存储单元采用平面结构，存储单元被排列在一个平面的单层结构内，容量有限。而3D NAND采用多层垂直堆叠结构的，就像是在“盖楼”。

这突破了传统平面存储的容量限制，能让存储密度做到指数级增长，由此吸引了三星、美光、SK海力士等头部玩家布局。

尤其是三星，早在2015年就把楼盖到了三十多层，此后十年更是一路盖到了两百多层，速度远超其他同行。这在于三星有个独家技术——CoP （Cell on Peripheral）技术，简单说就是在单片晶圆上将控制电路置于存储单元下方，然后向上不断堆叠。

打个比方，就像把控制电路当做地基垫在存储单元下面，然后往上不断盖楼。依靠独特的绝缘技术，三星既能保证每一层“楼”的存储单元跟“地基”的电路相连，又不相互干扰，避免短路。

不过到了2025年，三星的“盖楼行动”面临着极大压力。随着SK海力士和美光等竞争对手的层数都超过了400层，三星计划今年下半年开始大规模生产第十代存储芯片V10 NAND，层数会盖到420~430层的新高度。

这时候问题就来了，还是拿“盖楼”比喻：

1、地基压力过大：到了400多层，存储单元底部电路的压力变大，可能会对电路造成损坏。相当于楼层变高，地基压力会变大。

2、工艺更加复杂：层数多了，控制电路的工艺复杂度呈指数级上升，良率会下滑。相当于楼层高了施工难度高，质量难以保障。

3、维修成本飙升：层数多了，一旦电路出问题，维修成本巨大，相当于楼栋出现问题有时候需要从顶楼检查到底层，非常麻烦。

这就是三星的CoP技术困境——“死磕一栋楼，盖得越高难度越大”。

没办法，三星只好寻求跟长江存储的合作，因为后者有一个独家绝活——Xtacking架构。

简单说，Xtacking架构是在两片独立的晶圆上加工外围电路和存储单元，当两片晶圆各自完工后，再通过数百万根垂直互联通道(VIA)将两片晶圆键合在一起。

翻译过来就是，长江存储采用的是“乐高式造楼法”，存储单元和控制电路是单独分开的，最后像拼乐高一样拼起来。

跟三星的CoP技术相比，Xtacking架构技术相当于把原本放在“地基”里的电路，均匀分配到每一层“楼”里，每一层都装了一个独立的电源。这样的架构创新有很多优势：

1、性能提升：在传统3DNAND架构中，外围电路约占芯片面积20~30%， Xtacking技术能实现更高的存储密度，芯片面积可减少约25%，还可以让NAND获取更高的I/O接口速度及更多的操作功能。

2、更短的周期：由于Xtacking架构可以利用存储单元和外围电路的独立加工优势，实现并行的、模块化的产品设计及制造，所以周期能缩短3个月，生产周期可缩短20%。

3、更低的成本：在Xtacking架构中，工艺复杂度降低，减少了20%的光刻和蚀刻步骤，成本也降低了20%，随着层数的不断增高，基于Xtacking所研发制造的3D NAND闪存将更具成本优势。

其实，三星原本计划在V10 NAND中亲自解决混合键合技术。然而，它发现从V10到V12代产品几乎都无法绕开长江存储的专利布局，最后只能寻求合作。

这是因为长江存储很有先见之明，从2016年开始就围绕自家的混合键合技术注册了上万项专利，形成密密麻麻的“专利地雷阵”，别人一旦踩中就会惹上麻烦。

可以说，这场合作不仅是技术比拼的胜利，也是专利竞赛的缩影。

02 从被制裁到快速起跑，

长江存储的逆袭路径

长江存储能够跟三星合作，一个重要的原因就是架构创新。要问它为什么要搞架构创新，绕不开一个字：

难。

2016年前后，国内三大存储芯片公司——晋华集成、合肥长鑫和长江存储相继成立。此时的全球存储芯片市场，已被三星、美光、SK海力士等巨头垄断。它们手握海量专利，技术壁垒高如城墙。长江存储很难从市场缝隙中突围，而且稍不留神就会踩到“专利地雷”。

值得庆幸的是，2016年开始中国对3D NAND技术进行了非常全面的专利预警工作，呈现了当时各家大厂的技术路线和相互规避的情况。此时的长江存储，相当于拿到通关的地图，能够更容易地避开国际专利雷区。

不过，起步的时候长江存储跟国外巨头差距依然明显。2017年，长江存储研发出32层3D NAND，但同年三星已量产64层，技术差距如同“小学生挑战博士生”，时间差距更是达到5年。

转折点发生在2018年，长江存储推出了Xtacking架构，开辟出一条新路线。2019年，长江存储实现32层3D NAND量产，并研发出64层3DNAND。

2020年，长江存储宣布第三代TLC/QLC两款产品研发成功，其中X2-6070型号作为首款第三代QLC闪存，拥有发布之时业界最高的I/O速度，最高的存储密度和最高的单颗容量。

随着长江存储快速起步，警觉的美国挥舞起了打压的大棒。2022年，美国将长江存储列入实体清单，禁止其使用任何含美国技术的设备。这番制裁相当于马拉松跑到一半被没收跑鞋，让你光脚跑。

面对制裁，长江存储加大了跟国产厂商的合作，比如利用中微半导体的蚀刻设备、北方华创的沉积与蚀刻设备，以及拓荆科技的沉积设备等等。当外界以为长江存储要扑街的时候，它反而支棱起来了：

2022年，半导体研究机构TechInsights称，长江存储量产232层3D NAND芯片X3-9070，堆叠层数和存储密度达到国际领先水平；

2024年，长江存储的Xtacking 4.0实现270层堆叠，读取速度突破14.5GB/s，比肩全球顶级SSD。

被美国封锁抢走跑鞋后，长江存储反而跑得更快了。

前瞻产业研究院指出，2020年底长江存储在NAND Flash领域的全球市场份额为1%，2023年进一步扩大到10%。更重要的是它在技术上掌握了主动权，Xtacking架构已经成为3D NAND行业的新标准。据悉，SK海力士也正跟长江存储谈专利协议，打算在400层以上的产品里用上混合键合技术。

长江存储在NAND Flash领域的全球市场份额 | 来源：前瞻产业研究院

过去，全球存储芯片市场长期被三星、SK海力士、美光等巨头垄断。现在，一些国产厂商也在加速布局，全球存储芯片市场变得更多元化，国产力量开始崛起。前瞻产业研究院数据显示，2023年中国存储芯片行业市场规模达到2591亿元，近五年复合增速达20.38%，2024年进一步增长到3006亿元。

中国存储芯片市场规模 | 来源：前瞻产业研究院

最近，韩国科技评估与规划研究院发布的一份调查报告指出，中国在除先进封装以外的所有半导体技术领域的基本能力都超过了韩国。

韩国竟然愿意承认自己不如中国，也算是活久见了。

当然了，虽然近些年我国存储芯片取得了一定成绩，但是仍然不能掉以轻心。

一方面，行业龙头依然是三星、美光等海外厂商，它们的“技术联盟＋品牌优势”仍在冲击着国产厂商的市场份额。另外，我国存储芯片的EUV光刻机、原子层沉积设备等仍依赖ASML、应用材料等国际供应商，在大环境不确定的背景下依然面临挑战。

未来，存储芯片市场预计演变为技术、架构、专利、产能、生态的全面比拼。每家企业都存在多种发展路径，你追我赶的竞争形势会一直延续。

03 架构创新：

中国科技的“破局神器”

将视线从长江存储扩散到整个中国科技行业，引起我兴趣的是，架构创新似乎正在成为中国科技企业的集体选择。

现在人人都在提的DeepSeek，本身也创造了一种架构创新。

随着参数规模扩大，大模型的算力消耗会呈指数级增长。然而，美国为了遏制中国科技发展，从2022年开始禁止对华出口高端芯片，包括DeepSeek在内的一些国产大模型厂商遭遇硬件瓶颈。在算力受限条件下，他们必须突破参数堆叠的固有路径，转向更经济的架构设计。

DeepSeek就采用MoE（混合专家模型）的创新架构，明显降低了计算成本，同时提升了模型性能。

形象的说，MoE架构如同一支高度分工的“超级战队”，每个专家专注解决特定问题，而“指挥官”（路由机制）动态分配任务，实现效率最大化。

比如，在处理复杂任务时，底层专家负责提取基础特征（如时间、地点），高层专家进行语义整合，这种分工协作使得推理成本降低40%。另外有实验数据显示，DeepSeek MoE架构在处理相同规模的数据时，显存消耗仅为传统模型的1/5。

面对DeepSeek的火爆，美国又挥舞起打压大棒。DeepSeek则选择全面开源MOE架构核心代码，这既符合其"技术平权"理念，也是应对封锁的破局之策——开源后吸引全球开发者形成庞大生态，通过分布式创新反哺基础架构优化，形成制裁难以阻断的迭代闭环。

存储芯片、大模型领域的逆袭只是一个侧影，架构创新的火种早已在中国科技圈蔓延。

再往前看，华为也在尝试通过架构创新突破困局。

2018年开始，美国用各种方式抑制华为的发展，尤其是在芯片上卡脖子。在此形势下，华为认为解决芯片代差问题的关键，不在于单一芯片工艺的突破，而在于整个系统架构的优化。

具体做法是，通过系统设计和工程建设提升数字中心的能力、算力和分析能力，包括空间、带宽、能源的优化，从而在一定程度上弥补芯片工艺上的不足。

对于国产芯片，一些人的顾虑是软件兼容性不好。华为的鸿蒙系统就用分布式架构打通手机、汽车、IoT设备，突破操作系统生态壁垒。如今国产芯片和系统已经不是“能用”，而是逐渐变成“好用”。

面对客户的需求变化和国外的技术垄断，阿里云也走出一条“架构创新”之路：

2011年，阿里云就开始尝试用阿里集团已经成熟的分布式架构。

2015年，随着客户提出规模弹性等需求，阿里云开始了“池化架构”的变革，真正的云上大规模弹性得以实现。

2016 年，受限于CPU通用架构，阿里云发现软件层面的优化已经逼近极限，随后“神龙架构”诞生。阿里云团队开始通过专用芯片解决虚拟化开销问题，走上软硬件融合之路。

2022年，面对外部的技术和算力封锁，阿里云的“飞天 +CIPU”架构进化初成。

有人说，架构创新的本质就是“正面刚不过，就换条赛道弯道超车”。其实，凭借架构创新也能制定游戏规则。它不仅是求生工具，也是进攻武器。

不过，咱们在通过架构创新弯道超车的同时，也要警惕“路径依赖”，它是指事物一旦进入某一路径，就可能因为惯性对这种路径产生依赖。过于侧重架构创新，可能会忽视基础技术。这就好比用乐高搭出埃菲尔铁塔，但每一块积木的精度仍依赖他人，依然存在坍塌风险。

说白了，中国科技的崛起，既需要更多“长江存储式”的架构创新，也需要基础技术上的持久战。毕竟，唯有手握积木的设计权与制造权，才能搭建出真正属于自己的科技王国。

这些都需要时间来沉淀，不妨让子弹再飞一会。