闪存创新技术的诞生地——铠侠四日市工厂：
通过「30亿条数据×AI」推动技术不断发展的巨型智能工厂

支持数字社会的数据运用

翻译出处：EE Times Japan
翻译自2025年4月11日《EE Times Japan》刊登的文章
本文经《EE Times Japan》许可刊登发表
部门名称和职称均为采访时的信息

铠侠四日市工厂位于日本屈指可数的工业城市之一的三重县四日市。这里不仅是全球最大规模的闪存工厂，也是一家不断引入先进数字技术约30年的智能工厂。四日市工厂利用每天产生的30亿条大数据和AI技术进行尖端制造，并持续运用数字孪生技术不断改进。

利用数据和AI支持闪存制造的巨型智能工厂

　伴随人工智能（AI）的普及，数据的价值比以往任何时候都更加倍受重视，闪存的重要性也日益凸显。为了有效利用机器学习/深度学习和生成式人工智能等各种新型AI技术，我们需要不断地收集和分析数据。由于AI技术的快速发展，在AI应用中对于存储宝贵数据的闪存需求不断增长。

　而位于三重县四日市的铠侠四日市工厂便是一家专门生产闪存的智能工厂。

　四日市是日本屈指可数的工业城市之一，其汇聚了大型石油化工联合企业以及汽车、机械和食品等各类公司的生产基地和工厂。铠侠四日市工厂位于四日市，占地面积相当于15个东京巨蛋（69万4千平方米）体育馆的大小，是一座规模宏大的工厂。七栋生产大楼并排矗立，无尘室内数千台生产设备24小时全天候自动运行。自1992年建厂以来，随着应用的发展，为了满足对闪存日益增长的需求，四日市工厂不断进行扩建，新的制造大楼（第7栋生产大楼）于建厂30周年的2022年竣工。目前，四日市工厂共有约1万名员工。

铠侠四日市工厂是全球最大的闪存工厂之一，也是一座巨型的智能化工厂。在这里利用AI技术和每天生成的30亿条数据来打造尖端制造技术。

仅凭工程师的“工匠技能”已无法应对自如——“智能化”势在必行

　铠侠的使命是“记忆由芯，世界尤新”。自1987年发明NAND闪存以来，作为存储大容量数据的存储设备，其广泛应用于从便携式音乐播放器到数码相机、笔记本电脑、智能手机以及数据中心的各种电子设备和系统中，并持续支持应用的升级改进。

　特别是伴随智能手机等移动设备对闪存需求的显著增长。四日市工厂为了满足移动领域快速增长的产品需求而不断扩建。同时，随着智能手机的新机型发布与升级换代，对更大容量、高性能、小型化、薄型化的闪存的需求也在不断增加。铠侠通过如存储单元小型化和多级化，以及在存储单元三维堆叠等各种技术创新来满足日益增长的需求。因此，闪存的容量和性能都得到了大幅提升，闪存容量从20世纪90年代的256Mb扩容提升至如今的最高2Tb。

　另一方面，随着闪存技术的不断发展，其内存结构变得越来越复杂，制造难度也越来越大。在铠侠的3D闪存“BiCS FLASH”^（注1）最新产品中，拥有超过200层以上的存储单元，其堆叠高度不足几微米，在存储单元内， 1平方厘米的面积上密集地开了100亿个像流感病毒一样大小，直径仅为100纳米的孔。此外，在孔的内部，形成一层均匀的膜，其厚度仅为2~3纳米，与DNA的宽度相同。铠侠的3D闪存“BiCS FLASH第8代”产品中采用「CBA（CMOS directly Bonded to Array，外围电路直接键合到存储阵列）」技术，即分别在不同的工序制造CMOS电路晶圆和存储单元晶圆，然后将两片晶圆高精度地键合在一起。键合过程以“如果晶圆直径为1千米，则偏差小于1毫米”的条件进行精度控制。在四日市工厂，从事着需原子级控制的极其细微和精密的制造。

　此外，在四日市工厂，一年365天不间断地通过这种加工方式生产晶圆。在闪存制造过程中，即使“一个原子”也可能出现误差的情况下，要想彻底控制质量，就必须对大量数据进行分析，，必须进行大量数据分析，将缺陷和需要改进的地方可视化，并立即反馈给生产线。然而，这已不再是工程师凭借其知识和经验集于一身的“工匠技能”就能自如应对。在数百道制造工序中，生产设备、检查设备和晶圆传输系统每天会生成多达30亿条数据。这些数据远远超出了人类的分析能力。铠侠四日市工厂厂长清水和裕强调说：“这就是我们在四日市工厂积极引进自动化技术、IT技术和AI技术的原因。”。

通过30亿条数据与AI技术结合进行品质管理

　四日市工厂自成立以来的约30年间，不断扩大工厂规模，采用先进的数字技术，全面推进生产智能化。早在20年前的2005年，该公司就已实现了生产制造的高度自动化。

　智能化和AI技术的应用并非一开始就发挥作用。工厂成立伊始，互联网尚处于起步阶段，通讯速度非常慢，数据的收集和分析极其困难。来自各制造大楼的数据都被保存在不同的数据库中，导致难以实现数据共享化和可视化。尽管如此，这仍然比工程师手动分析数据要有效得多。通过反复试验和试错，同时融入了先进数字技术后，四日市工厂已发展成为一座具有绝对优势的智能化工厂。清水先生说：“随着IT技术的发展，数据收集和分析的效率得到了显著提高。闪存的产品发展也同样受益于IT技术的发展。”

　除了配备高度的自动化的无尘室以外，四日市工厂每天还从全厂各生产环节收集约30亿条数据，通过AI进行实时分析。我们使用AI技术来推进各种高级分析，例如通过机器学习自动推断产品缺陷原因，利用深度学习进行图像分类等，使亟待解决的问题和改善点清晰可视。将分析结果即时反馈至设备和系统，并反映在生产工艺中。由此而提高生产效率和贯彻品质管理，持续进行高效、高质量的产品制造。

四日市工厂的无尘室采用高度的自动化控制，是一家利用AI技术实时分析大数据的尖端智能工厂提供：铠侠

　清水先生谈到：“工程师们的工作正进入一个重要阶段，他们必须在开发产品的同时考虑如何充分利用AI技术。”事实上，在四日市工厂，工程师们正在日益深入钻研AI技术。他们经常自己设计和开发高质量生产所需的各种AI应用，也包括了上述高级别分析等应用功能。目前，四日市工厂正在积极开展与工程师们分享这些知识的相关项目。清水先生说：“利用IT技术和AI技术实现高效生产固然重要，但员工才是工厂的支柱”，并强调正是工程师们打造了四日市工厂这座巨型智能化工厂，今后将继续推动工厂的不断发展。

数字孪生技术推动智能工厂不断发展

　融合了当时最先进的数字技术的铠侠智能工厂将通过数字孪生技术不断发展创新。

　数字孪生是指，在虚拟空间中实时再现现实世界的环境，并对其进行模拟和分析等，然后将结果反映到现实世界中。由于它能够提高开发效率并降低成本，因此我们正在逐步推进将数字孪生技术引入生产制造当中。

　铠侠在早期就已着眼于数字孪生技术。四日市工厂和自2020年起就开始量生产闪存的北上工厂（岩手县北上市）正通过使用数字孪生技术进行合作。在虚拟环境中实时再现工厂，并充分利用从生产设备和系统中获取的数据来优化生产工艺，并将其应用于四日市工厂和北上工厂。由此，北上工厂得以快速启动投产，并能比以往更为顺利地实现高良品率。

　该虚拟工厂实时汇集了与四日市工厂和北上工厂相关的所有生产制造数据。清水先生说：“日本很少有工厂如此大规模地使用数字孪生技术进行制造。”

　放眼未来，数字孪生技术的应用还远不止于制造业。数字孪生不仅可以将国内外的生产基地连接起来，实现产品的快速上市和发布，而且在未来，数字孪生技术还将优化和加强从产品研发到材料采购、生产和销售的整个供应链。如果所有生产基地的所有数据都能通过数字孪生技术实时连接起来，产量和库存量就会变得更加清晰，从而优化材料采购，提高销售效率。清水先生说：“利用数字孪生技术为铠侠整体创造附加值是我们的理想愿景之一。”

　清水先生还表示，数字孪生技术是“重新定义”我们工作的一种方式。最重要的是如何灵活运用及其使用目的。在四日市工厂，所有部门都利用AI来提高工作效率。然而，这只不过是利用AI技术来提高现有的工作效率。我们需深入思考如何通过数字孪生技术等DX（Digital Transformation，数字化转型）来重新定义和彻底改变我们的工作。这也将促进我们工厂和铠侠闪存技术的进一步发展。

打造成为可持续创造高附加值的工厂

　四日市工厂自成立以来，始终吸收引用最新的IT技术和AI技术来逐步发展壮大自己。清水先生说：“未来，至关重要的是我们能从这家工厂创造什么样的附加值。我的梦想是提供全球所需的半导体和闪存相结合的产品，使社会和日常生活变得更加美好。”

　为了促进数字社会的发展，不仅是CPU和GPU，闪存的发展也是不可或缺的。“如果我们用人类来打比方，随着人们的成长，思维会变得更加敏捷，记忆力也会增强。两者相结合，人们将变得更加聪明机智。数字社会也是如此。如果把GPU和CPU性能当作人类的思维能力，那相当于人类记忆力的闪存性能就需要跟上发展节奏，否则数字社会就难以继续发展。”清水先生说道。

　作为不断发展的智能工厂，铠侠四日市工厂将一如既往地为全世界提供创新型闪存产品，为数字社会的发展提供有力的支持。