
作者 | 荣智慧
编辑 | 向现
10 月 10 日,长鑫存储总裁曹堪宇宣布 4F² DRAM 架构研发取得关键进展,相关产品预计于年底推出。
海外资本市场倍感恐惧。
消息传出后的第一个交易日,韩国 KOSPI 指数暴跌 5.46%,SK 海力士重挫 10.09%,三星下跌 7.39%,拖累大盘一度下滑至 5950 点。美股芯片板块亦全线走低,费城半导体指数下跌 2.7%,美光跌超 4%,闪迪跌超 6%。

长鑫科技总裁曹堪宇博士在发表演讲 / 图源:集成芯片和芯粒大会
多家存储巨头大惊失色,并不算反应过度。长鑫的 4F² 架构意味着更小的面积、更高的密度、更低的成本,而且更快的落地。同样是 DRAM 的 4F² 架构,市占率第一的三星目标是 2028 年量产,市占率第二的 SK 海力士时间未定。
一旦长鑫在今年年底量产 4F² 架构产品,则意味着 " 领先三星两年 "。这彻底动摇了整个西方 " 围堵中国 " 的信念——没有极紫外光刻机,中国存储制造商很难突破某个发展水平。
而且,虽然此款产品面向企业级服务器,但依照规律,新技术必然向低功耗移动端、桌面端 " 下移 ";配合今年 9 月长鑫量产的 LPDDR5X,新一波国产旗舰手机、笔记本电脑可能最快于明年春天 " 降价 "。
长鑫的一举一动,已经对全球股市产生 " 举足轻重 " 的影响。
此番发布 4F² DRAM 架构,韩国两家巨头股价同时下跌,带动大盘收跌 6000 点出头。而长鑫科技 7 月 27 日上市时,韩国股市受波及也跌至 6000 点;美股费城半导体指数跌幅超过 5%。
上市两个多月以来,长鑫以 3.2 万亿元市值,稳居中国 A 股及科创板市值第一名的宝座,也坐稳了中国第一、全球第四 DRAM 厂商的位置。
10 月 10 日上海第四届集成芯片和芯粒大会曝光的 4F² DRAM 架构,在 DRAM 市场上掀起了一股 " 结构革命 "。

从 8F² 单元(测量 4F×2F)到具有对角晶体管定位的 6F² 单元的演变 / 图源:《2024 年下一代 DRAM:聚焦 HBM 与 3D DRAM》
DRAM 的每个存储单元,都由一个晶体管和一个电容器组成。F 代表光刻工艺实现的最小线宽。在当下 6F² 时代,每个存储单元具有相当于 6 个小方格的面积,晶体管沟道呈水平排列。
到 4F² 时代,存储单元相当于 4 个方格的面积,晶体管被 " 竖 " 了起来,电流沿垂直方向流动。每个存储单元的面积缩小约三分之一,同样大小的芯片便能够存储更多数据。
每个方格的大小,取决于电路布线的宽度,也叫线宽——如果用粗铅笔而不是细铅笔画出同样的方格,最终的图形面积就会更大。
按照三星的线路图,它的 4F² 线宽用的是 10 纳米及以下工艺,2028 年量产,这属于业界线宽最细的工艺。SK 海力士在 2025 年的学术会议上,也公布了类似计划,但未公布时间表。

4F² 与 6F² 单元面积对比示意图
要缩小线宽,就需要使用极紫外光刻设备,全球只有荷兰阿斯麦能够制造,而长鑫存储因美国制裁无法购买。作为替代方案,长鑫使用的是上一代的深紫外光刻设备,通过改变存储单元的结构来达成目标——每片晶圆生产更多的芯片。
当然,在逻辑芯片和闪存领域,把晶体管竖起来的办法早已实现。长鑫此次引发行业震荡,是因为 DRAM 领域一直并未达成真正的 " 垂直堆叠 " 技术。
而且,FinFET(鳍式场效应晶体管) 和 GAA(环绕栅极晶体管),其沟道虽然是竖起来的,但电流的源极和漏极在平面上依然是横向排列的。

FinFET(鳍式场效应晶体管) 和 GAA(环绕栅极晶体管)运作对比图 / AI 制图(诺言)
长鑫的 4F² 垂直环绕栅极晶体管(VSG)是真正的 " 柱状 " 结构。电流的源极在最底下,漏极在最顶上,VSG 的栅极从四周完整包裹竖立的硅沟道,把晶体管的面积缩小了三分之一。
因此,在不能把 " 线 " 画得更细的情况下,长鑫通过改变空间几何结构,节省了芯片的物理面积。
使用 4F² 架构的首发产品是 DDR5 RDIMM,即企业级服务器内存。长鑫的这一决定蕴含了商业、技术以及 " 战略 " 考量。
新架构可能带来发热集中、芯片厚度微增的问题,而服务器机房拥有全天候的高功率空调或先进液冷系统,且机箱空间宽敞,器件彼此之间可以拉开距离,不用过于担心散热。如果首发的是智能手机用的 LPDDR,现阶段的工艺不太容易满足手机对超低功耗和纤薄体积的要求。
过去一年多,企业级存储芯片的价格涨幅超过普通消费级内存条,前者的涨幅约 420% — 530%,后者的涨幅约为 370% — 485%,而且前者卖得本来也更贵。长鑫首选利润丰厚的产品,可以更快回笼资金,赚取高额利润,从而反哺这条技术路线,为未来消费级产品的降价 " 打底 "。

新一代信息技术和新能源展区长鑫存储展台拍摄的 LPDDR6 芯片 / 新华社记者常能嘉 摄
企业级用户精打细算,非常看重 " 性价比 ",对成本也更敏感。如果长鑫的 DDR5 RDIMM 性能达标,价格又低于三星、SK 海力士的产品,客户会很愿意大规模采购,利于长鑫抢占市场份额。
再者,全球科技竞争的焦点是 AI 算力和数据中心,服务器内存是最重要的核心部件之一。
美国及其盟友不仅禁止 GPU 和内存出口中国,也计划禁止进口中国光模块,也就是说,AI 数据中心里的重要部件迟早都得 " 选边站 ",自己没有的也很难求别人卖给你。
长鑫的 DDR5 RDIMM 可以配合国产 AI 芯片如华为昇腾系列,组成算力中心,避免海外产品的禁运,保障产业链安全。

华为昇腾采用 NPO 的超节点
也必须看到,服务器内存也不是好做的。
服务器内存要 7X24 小时不间断运行,还要满足不同厂商的 CPU 和主板兼容性测试。这本来就是存储行业壁垒最高的血腥战场,长期由三星、SK 海力士和美光把持。
长鑫选择 " 正面攻城 ",相当于宣告天下,自己已经不满足于消费市场的 " 跟随者 " 角色。
冲击 4F²,长鑫花了至少 10 年。
自 2016 年成立之初,长鑫便将 4F² 架构作为突破的核心方向,围绕该方向,已经公开了超过 300 件专利族(Patent Families)。在 4F² 相关的专利申请数量和储备上,长鑫不仅在国内拔得头筹,也已经超越了海外竞争对手。
今年以来,长鑫连续完成多次突破:8 月底宣布最新一代低功耗内存 LPDDR6 量产,成为业内较早量产 LPDDR6 的厂商;9 月在世界制造业大会上宣布第五代 DRAM 技术平台(G5)实现量产,依托四重曝光技术将内存阵列有源区半间距微缩至 11.95 纳米。

长鑫存储 LPDDR6 产品宣传海报 / 图源:长鑫科技
7 月下旬上市后,长鑫也有了更加充足的资金招兵买马。
9 月 28 日,长鑫宣布合计 349 亿元的研发与扩产计划。其中技术研发项目投资 241 亿元,存储器晶圆后道测试基地二期投资 108 亿元。
根据市场研究机构 Counterpoint Research 的数据,长鑫在全球 DRAM 市场的份额从 2025 年第二季度的 4%,上升至 2026 年第二季度的 10%。如果通过改变设计来弥补设备限制的办法奏效,DRAM 供应量可能会比预期更快增长。
不过,在 AI 芯片的高带宽内存(HBM)领域,长鑫与领先企业之间仍存在较大差距。美国半导体分析机构 SemiAnalysis 在 7 月的分析中指出,长鑫尚未将其 8 层 HBM3 的良率提升至行业水平。

长鑫存储 / 图源:新华社发(葛传红摄)
然而,长鑫先凭 DRAM 攻城掠地,三星和 SK 海力士也很难不受影响。
无论如何,长鑫和其他中国顶尖芯片公司的实践十分相像,即绝不因没有极紫外光刻机而放弃探索,在实现理想的过程中不断变通,直到很大程度上实现理想。
首图来源于长鑫科技;封面图为 AI 制图(诺言)




