光谷国家存储器基地开工 一元投入可带动百元GDP增长

　　存储器芯虽小装得下整个世界

　　大数据正在改变世界。有人估算，人类历史上90%的数据都是在过去两年中产生。而据国际数据公司预测，数据世界目前已增加到4.4亿万字节，如果把这些数据存储到平板电脑里，这些平板电脑摞起来的厚度差不多是地球到月亮的距离。海纳百川，有容乃大。存储器芯片虽小，未来或许会存储下整个世界的信息。

　　+

　　集成电路

　　半导体

　　信息存储进化史

　　信息存储对人类很重要,信息存储越发达，对我们认识周围世界就越有帮助。信息存储的演变可以追溯得更远，甚至可以追溯到第一个开始思考的人类。自文明诞生以来，人类便开始想尽办法安全地存储信息，最近一百年中，人类获取和存储信息的能力已实现了巨大的飞跃，更多信息被数字化，大部分信息都被妥善地保存于各种存储设备里。

　　大脑

　　最原始也是最强大的自然数据存储设备，至今在某些方面，仍没有一种存储设备能够与人类大脑相媲美。不过，大脑容易健忘，所以人类仍需要在发展存储设备的道路上不断前进。

　　岩画

　　旧石器时期，也就是距今大约250万年的时候，人们开始利用天然岩石作为载体来记录有用的信息。

　　泥板 石板

　　岩画移动十分困难，于是两河流域古代苏美尔人用黏土制作出泥板，古埃及人则用石板存储信息。

　　白纸

　　中国古代最早是结绳记事，文字发明后，又用甲骨、竹木片、帛等。西汉造出世界上最早的植物纤维纸——灞桥纸。东汉蔡伦改进造纸术，廉价纸普及。

　　在中国工匠传授下，阿拉伯人学会造纸。直到8世纪，通过阿拉伯人，中国造纸术传到西方，白纸大规模流行。

　　穿孔卡片

　　最早的外置存储器可追溯到19世纪末，为解决人口普查需要，美国人霍列瑞斯首先把穿孔纸带改造成穿孔卡片，穿孔卡片输入数据的方法一直沿用到20世纪70年代。

　　磁鼓存储器

　　1932年，发明于奥地利的磁鼓内存是最早出现的一种依靠磁介质的资料存储装置，也是20世纪五六十年代计算机所用内存的早期形式。

　　磁带

　　美国无线电爱好者马文·卡姆拉斯发明磁带，后来广泛应用于录音、影像领域。

　　软盘

　　1967年 IBM公司推出世界上第一张“软盘”，直径32英寸。

　　CD

　　CD也就是我们常说的光盘、光碟，诞生于1982年，最早用于数字音频存储。

　　磁盘

　　第一台磁盘驱动器是由IBM于1956年生产，可存储5MB数据。此后磁盘的容量一度提升，由MB到GB再到TB。

　　DVD

　　一种光盘存储器，起源于上世纪60年代，荷兰飞利浦公司开始使用激光光束进行记录和重放信息的研究，1972年获得成功，最初的产品就是大家所熟知的激光视盘系统。

　　闪存

　　闪存是一种长寿命的非易失性(在断电情况下仍能保持所存储的数据信息)的存储器。包含U盘、SD卡、CF卡、记忆棒等等。Intel是世界上第一个生产闪存并将其投放市场的公司。

　　值得一提的是，中国朗科公司才是U盘的全球第一个发明者，这是计算机存储领域二十年来唯一属于中国人的原创性发明专利成果。

　　半导体、集成电路、芯片、存储器这些和生活息息相关的东西，离我们很近，我们却常常傻傻分不清楚，今天就先脑补一下概念

　　芯片

　　半导体

　　导电性能介于导体和绝缘体之间的材料

　　指内含集成电路的硅片，是半导体元件产品的统称，是集成电路的载体，由晶圆分割而成,晶圆成分是硅。按用途分类如下

　　存储器

　　传感器 光通信 图形处理器 ……

　　存储器是计算机存储信息的“仓库”，所谓“信息”是指计算机系统所要处理的数据和程序。

　　导电能力

　　银

　　铜

　　铝

　　铁

　　炭笔

　　酸溶液

　　碱溶液

　　汽油

　　干纸

　　干布

　　玻璃

　　橡胶

　　陶瓷

　　1947年

　　外存

　　内存

　　美国贝尔实验室的约翰·马丁、布拉顿、肖克莱三人发明半导体点接触式晶体管，开创了人类的硅文明时代

　　又称辅助存储器，可以永久性保存信息的存储器

　　比如我们常见的硬盘、软盘、光盘、U盘、闪存……

　　随机存取存储器

　　(RAM)

　　在电脑中主要是内存条，也被称为主存。关机断电丢失数据

　　只读存储器

　　(ROM)

　　在电脑中，主要是bios这一块使用。关机断电不丢失数据

　　高速缓存

　　(CACHE)

　　一般是静态RAM(主内存是动态RAM)，比动态RAM速度快得多，是用来弥补主内存速度不够快而设定的

　　半导体

　　导电能力介于导体和绝缘体之间的材料

　　此后

　　半导体技术发展促生集成电路器件，半导体及集成电路技术将我们带入电子技术普及时代

　　目前16到19纳米工艺已是NAND闪存产品的极限。鉴于此，要想在同样体积的闪存产品中获得更大存储空间，就必须往芯片里塞进更多闪存单元层。3D NAND技术被视为闪存产业柳暗花明的关键技术。

　　横空出世的3D NAND是什么技术，它会使存储容量发生什么改变?作为闪存芯片制造的新技术，3D NAND主要从结构方面进行改进。从2D到3D,存储容量得到惊人提升，好比是把平房改为高楼，从而能够令闪存存储得到更广泛的应用。

　　3D闪存正式起飞 存储容量要上天

　　绝缘能力

　　3D NAND

　　结构示意图

　　集成电路

　　把一定数量的常用电子元件，如电阻、电容、晶体管等，以及这些元件之间的连线，通过半导体工艺集成在一起的具有特定功能的电路

　　3

　　美国杰克·基尔成功地实现了把电子器件集成在一块半导体材料上，造出第一块集成电路板

　　摩尔提出摩尔定律，预测晶体管集成度将会每18个月增加1倍

　　Inter推出1kb动态储存器(DRAM)和全球第一个微处理器4004(CPU)，标志着大规模集成电路出现

　　64kb动态随机储存器诞生，不足0.5平方厘米的硅片上集成了14万个晶体管

　　16M DRAM问世，1平方厘米大小的硅片上集成有3500万个晶体管，标志进入超大规模集成电路阶段

　　66MHz奔腾处理器推出，采用0.6μm工艺

　　奔腾4E系列推出，采用90nm工艺

　　IBM宣布研发出7nm芯片，晶体管数量超200亿，人类头发的平均直径足有25000纳米

　　超越摩尔定律成下一个风口，随着硅片上线路的增加和晶圆制造不断攀升的成本，摩尔定律在指导更先进制程的发展上变得困难。基于此，业界提出“超越摩尔定律”，试图通过电路兼容、封装测试等技术，提高芯片功能和集成度并降低成本，从更多途径来诠释和维护摩尔定律

　　1958年

　　1

　　1964年

　　2

　　1971年

　　三维立体造型

　　通道

　　栅极叠层

　　三维空间中堆叠晶体管，将这些同轴结构体一层层向上堆叠，形成“高楼”

　　3D NAND技术将闪存芯片中的晶体管竖了起来

　　1988年

　　1978年

　　平房变高楼容量大起来

　　1993年

　　为让更多的人住进来，同样的占地面积，如果盖平房，每家每户的间隔越来越小，相互冲突不可避免。

　　而3D NAND把平房改建为高楼，垂直方向发展，这样同样一块地，可以住更多的人。

　　普通闪存

　　3D NAND市场齐聚四大豪门

　　韩国三星

　　产能占40%

　　2003年

　　2015年

　　3D闪存

　　美国美光/Intel

　　产能占17.6%

　　其它

　　武汉未来将抢占3D闪存市场

　　2016年

　　日本东芝/闪迪

　　产能占5.4%

　　韩国SK海力士

　　产能占3.3%

　　小小芯片改变我们的生活

　　手机

　　无人机

　　电脑

　　充电桩

　　平衡车

　　家电

　　网络通讯

　　汽车

　　工业

　　航天

　　国防

　　本版整理 周炬 高萌

　　制图 刘岩

　　武汉芯片企业分布

　　小小芯片的巨大“魔力”是我们的前人根本无法想象的。无论手机、电脑或是新兴的无人机、充电桩和平衡车，每个电子新事物的出现都离不开集成电路的发展。微电子技术正在悄悄走进航天、工业和国防等领域，并悄悄改变我们的生活。

　　武汉新芯集成电路制造有限公司

　　主打产品：NOR闪存、CMOS影像感测器芯片、65纳米浮栅型闪存、高端代码型闪存

　　未来突破：3D闪存

　　存储器

　　武汉高德红外股份有限公司

　　MEMS(微机电系统)红外传感器芯片填补了国内产业化空白

　　武汉高德红外与武汉新芯

　　合作研发的背照式影像传感器芯片顺利投入量产

　　传感器

　　海思光电子有限公司

　　光通信芯片设计能力达到28nm

　　烽火通信科技股份有限公司

　　网络通信芯片实现100G OTN(光传送网)

　　武汉芯泰科技有限公司

　　长距离宽带调频通信芯片正在进入产业化阶段

　　光通信

　　中船(武汉)微电子有限责任公司

　　开发的图形处理器GPU达到国际同类产品的技术

　　图形处理器

　　记者 康鹏

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　　责编：朱曦东