2026年6月,北京。

中国科学院微电子研究所的实验室里,一张晶圆上多了一层东西。不是晶体管,不是导线,是四层垂直堆叠的存储单元。这是中国科学家第一次把IGZO材料做成的2T0C存储单元,从平面搬到了三维空间里。

听起来很专业对吧?没关系,我用大白话给你讲清楚这件事到底有多重要。

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存储芯片的世界里,传统DRAM用的是“1T1C”结构。一个晶体管配一个电容。这套方案用了几十年,但现在遇到瓶颈了:晶体管越做越小,漏电越来越严重,数据刷新越来越频繁,功耗越来越高。

IGZO(铟镓锌氧化物)是一种新材料。用它做晶体管,漏电流极低,数据保持时间能到几百秒,比传统DRAM的毫秒级强了几个数量级。简单说:更省电、更持久、更适合堆叠。

2T0C就是“两个晶体管、零个电容”。不用电容,天然适合做3D堆叠——你想象一下盖楼,每层不用放一个巨大的水箱(电容),只需要两个小开关(晶体管),楼层自然可以盖得更高、更密。

IGZO+2T0C的组合,被认为是突破“存储墙”的重要技术路径。而中科院这次干的,就是把这套组合第一次从“平房”盖成了“四层楼”。

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很多人可能会想:不就叠了四层吗?NAND闪存都叠到两百多层了,四层有什么好吹的?

完全不是一回事。

NAND堆叠的是“存储单元”,结构简单,一层一层往上摞就行。DRAM堆叠的是“存储单元+控制逻辑”,复杂得多——每层之间要通信、要同步、要散热、要保证数据不串扰。打个比方:NAND堆叠像是叠纸杯,DRAM堆叠像是盖一栋带电梯、带水管、带电路的智能大楼。

中科院团队这次实现的四层堆叠,用的是单步多层堆叠方案。什么意思?以前要一层一层建,现在一次成型。这就像3D打印和传统施工的区别——效率、成本、精度都不是一个量级的。

具体指标也拿得出手:

每个单元存3比特(3 bits/cell),比传统DRAM的1比特翻了3倍,存储密度大幅提升

数据保持400秒,比传统DRAM的毫秒级强了几个数量级

高速写入能力,读写速度不掉链子

更重要的是,这项技术可以集成在逻辑芯片的后道工艺上。翻译成人话:以后的AI芯片,可以把计算和存储“叠”在一起,数据不用跑远路,算力瓶颈直接被打通。

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3D DRAM不是中国一个人在搞。全球存储三巨头:三星、SK海力士、美光都在拼命布局。

三星已经在10a原型中验证了IGZO沟道材料的应用,85℃下数据保持时间可达75秒以上。计划2028年量产,2029-2030年过渡到3D DRAM。

SK海力士展示了5层堆叠原型(良率56.1%),也在研究IGZO材料。美光累计了超过30项3D DRAM专利。

三家巨头都在跑,但都还在“实验室到量产”的路上。三星要2028年,SK海力士在推5层但良率只有56%,美光还在专利积累阶段。

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我的判断是:中国已经稳稳站在全球第一梯队,而且位置还不错。

证据有三条:

第二,产业界也在快速跟进。 长鑫存储已经展示了全球首个BEOL集成的多层DRAM架构,基于IGZO沟道晶体管完成实验验证。有分析指出,这标志着国产存储在该领域已迈入全球第一梯队。长鑫存储2025年11月发布的DDR5产品也标志着国产DRAM正式进入全球第一梯队。

第三,中、美、韩差距不大。 专利分析显示,3D DRAM是中、美、韩均在积极布局的新赛道,国内外差距较小。这和传统DRAM领域“韩美垄断、中国追赶”的局面完全不同——在3D DRAM这条新赛道上,大家起跑线相差不远。

当然,差距也是有的。三星、SK海力士、美光在工程化、量产经验、良率控制方面积累深厚,这是中国短期内难以追平的。中科院这次展示的是“实验室成果”,从实验室到晶圆厂,还有很长的路要走。

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存储芯片的竞争,正在从“平面跑”变成“垂直跳”。

传统DRAM的微缩已经快到物理极限了。再往下做,电子直接“穿墙而过”,你关不住它。3D DRAM就是那个“换道超车”的机会:不拼线宽多细,拼楼层多高。

IGZO材料、2T0C结构、多层堆叠。中科院这次的四层堆叠,是中国在这个轮廓上画下的第一笔浓墨。长鑫存储在产业端的跟进,则让这条技术路线有了从实验室走向量产的可能。

三星要2028年才量产,SK海力士的5层良率只有56%,美光还在积累专利。中科院这次的四层堆叠,虽然还只是实验室成果,但在时间上不输,在路线上不偏,在赛道上不落下风。

存储芯片的“盖楼”竞赛才刚开始。中国不仅拿到了入场券,还抢到了前排座位。至于能不能把这张票变成最终的奖杯,就看接下来的工程化能力了。

但至少,方向对了,步子迈出去了。这在芯片行业,比什么都重要。