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    •  存储产业三大梯队,中国将在2030年三分天下?
    •  长江存储明年还能否制造下一代产品?
    •  半导体制造环节台湾一家独大,中国大陆到2025年将达到27%。
    •  点评:半导体制造的全球争夺战已经打响
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严厉制裁下,中国存储产业还能“三分天下”?

2022/10/18
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10月7日,美国政府将31家中国公司、研究机构和其他团体列入“未经核实的名单”,限制它们获得某些受监管的美国半导体技术的能力。

美国商务部同时发布了对中国技术出口的新限制,该限制主要针对中国两种芯片制造商:

一种是生产在系统使用时保存来自应用程序信息的DRAM芯片;另一种则是生产用于数据和文件存储的NAND闪存芯片。

上述两种芯片制造商在采购生产设备的时候,若涉及到美国供应商,将受到严格审查。审查范围包括生产18纳米或以下的DRAM芯片、128层或以上的NAND闪存芯片、14纳米或以下的逻辑芯片。这项严格限制的出现,标志着美国首次开始通过出口管制打压中国民用的存储芯片,这也给目前在快速扩充产能的中国存储芯片制造商如长江存储、合肥长鑫等造成巨大影响,也给中国存储产业的未来发展蒙上阴影。

在2022年10月12日举行的“2022集邦咨询半导体峰会暨存储产业高层论坛”上,来自集邦咨询的资深产业分析师对2023年中国乃至全球的存储产业发展进行了预测。由于美国的制裁时间跟活动时间非常近,因此我们似乎可以看到另一个时间线:如果没有这场制裁,中国大陆存储企业将发展到什么程度呢?我们也可以从另一个角度,可以看出这场制裁带来的影响。(关于此次峰会的详细介绍,可前往这篇文章后疫情时代,2023年存储产业的趋势与发展预测https://www.eefocus.com/component/527492)

 存储产业三大梯队,中国将在2030年三分天下?

根据至讯创新CEO龚翊介绍,由于存储器领域技术壁垒非常高,从生产、设计到测试都有很大的技术挑战。目前,存储产业的技术主要被美日韩厂商掌控。

总结起来存储器产业大概可以分成三个梯队:

半导体存储产业三大梯队玩家

第一梯队是千亿级销售额的原厂,包括三星、SK海力士、美光、西部数据、铠侠等海外企业,以及国内的长江存储和长鑫存储;

第二梯队主要是中等容量的存储器,包括MLC/DDR3/LP3,这部分以中国台湾厂商为主,主要厂商包括南亚科、华邦、旺宏等;

第三梯队做小容量存储,代表企业包括兆易创新、北京君正、复旦微等。其中兆易创新的销售额接近50亿的规模。

全球存储市场占比

龚翊认为,近几年中国大陆存储厂商发展迅速。从封测到原厂、Fabless都有不少企业取得了突破。她认为,到2030年中国企业将会成为一个不可忽视的重要力量,并与美日、韩国三分天下。

尤其是长江存储、长鑫存储在大容量DRAM和3DNAND的技术突破,使得两家市场份额占比不断提高,达到了百亿级的年销售额。而其余的IC设计公司,如兆易创新、君正等也迅速发展,并获得了国产晶圆代工厂商的大力支持。在主控芯片领域,除了中国台湾群联、慧荣之外,大陆的国科微、得一微等企业也不断的推陈出新。她同时也提到除了主流赛道群雄并起,存算一体这个新兴市场也将有更多的发展机会和新兴的力量加入。

 长江存储明年还能否制造下一代产品?

各家原厂闪存技术发展路线图

集邦咨询资深分析师敖国锋也表示,随着中国大陆存储厂商不断的扩充产能,长江存储的市占率和渗透率都在不断拉升。在产能方面,长江存储在今年有武汉二厂厂区投产,因此增长迅速。在技术方面,长江存储的闪存制程目前在128层,但敖国锋预计明年Q2长江存储会推进到下一代制程,将转到200层以上。相对来说,美光、三星、SK海力士今年转型176层,预计明年也会转到200层以上,三星预计明年转到236层。明年升级速度较慢的主要是Solidigm(WD)和铠侠。Solidigm公司目前主要在144层,明年会转到192层;铠侠今年的是112层,Q4转到162层,明年主要制程还是162层。铠侠和WD可能明年落后竞争对手一代产品,预计2024年会转进240层到250层的技术,可能跳跃性追赶。

 半导体制造环节中国台湾一家独大,中国大陆到2025年将达到27%。

从上述分析来看来看,如果没有这次制裁的影响,从2022年到2023年,长江存储都将呈现积极性增长,产能迅速扩充,同时在技术上也与国际一线大厂保持统一步调。可以说,美国这次制裁精准的掐到了中国存储产业的“命脉”——制造环节。

2022年全球晶圆代工市值及市占

事实上,尽管受到了俄乌冲突、通货膨胀、疫情等多重影响,消费类终端需求大减,但目前的半导体产业趋势就是半导体制造环节正在快速的从欧美向亚洲转移,而这其中中国大陆的增幅最快,投入最大,不过中国大陆的晶圆制造目前主要集中在成熟制程部分,目前来看占比还偏小。相对来说,中国台湾目前在半导体制造中占据举足轻重的作用。台积电一家公司的市占率就达到了57.2%,而在台积电的带动下,中国台湾地区占据半导体制造业的66%。如果统计7nm以上的先进制程,中国台湾地区会达到70%。

主要晶圆代工新工厂地点

当然,我们也应该看到,美国对中国半导体产业的打击目前主要还是集中在先进制程领域,该领域影响最大的还是消费类相关的高端芯片,以及AI芯片为主。至于未来是否会针对整个成熟制程加码制裁力度,则需要继续观察。不过根据集邦咨询资深分析师乔安女士的预测,他认为到2025年中国大陆的晶圆代工厂占比仍将保持增长,将从2022年的24%增长到2025年的27%。

除了高端制程外,笔者还认为,人工智能已成为中美两国科技竞争的着力点,在该领域美国起步早,但中国追赶迅速,投入也很大。人工智能的硬件基础除了CPU、GPU、FPGA等计算芯片,其实存储器件也非常重要。因为AI应用将带来大量的数据的产生,同时AI芯片的运算瓶颈也对存储读写速度提出了新的要求。因此未来我们应该重点关注“存算一体”芯片的投入和布局。

目前来看,几乎所有的消费类终端都在衰退,国外不少晶圆厂由于2022年消费需求的下降,减少了资本投入,将2023年扩产的计划延迟到了下半年或者2024年。相对来说,2022年中国大陆的扩产计划仍然按计划进行中,包括中芯国际、合肥晶合、华虹无锡等厂商都在扩充28、40、65nm在内的成熟工艺产能。而台积电在大陆的南京厂,则针对特殊的28nm制程进行扩产。其中合肥晶合由于是晶圆代工的新晋者,目前布局主要是CIS和驱动IC为主,受到消费需求萎靡影响来得比较快速,加上合肥晶合在强势扩产,加上需求萎靡,在Q4的产能利用率下滑比较大。8寸部分下调幅度比较剧烈,大部分主流产品以DriverIC和CIS比较多,电源管理在工控、服务器、车用的需求比较稳定,但是难以弥补消费类大幅下调的风险。目前各大晶圆厂也在将以往消费类的产能紧急调整分配到工控、服务器、汽车等其它领域。

 点评:半导体制造的全球争夺战已经打响

总的来看,过去两年缺芯潮下,各国政府都在扶持本土晶圆制造,而中国大陆在其中进行了大量的政策补贴,这降低了建设晶圆厂或封装厂的成本,同时也吸引了国外厂商前往中国大陆建厂。而尽管美国同样公布了促进国内半导体制造的500亿美元芯片计划,但从成本角度考虑,在美国建厂的综合成本仍将高于亚洲。

就在今年9月,长江存储成为了苹果iphone14的NAND闪存供应商。此前苹果的闪存供应主要来自韩国三星电子、SK海力士和前身为东芝存储器公司的日本铠侠公司(Kioxia)。成立于2016年的长江存储科技有限责任公司是目前世界第六大NAND闪存制造商,排名在三星、SK海力士、铠侠、西部数字和美光(Micron)之后。一旦长江存储进入苹果供应链,凭借成本优势,再加上明年投产的200层下一代产品,将迅速提升其市占份额。

实际上,此次美国商务部的新一轮技术制裁,相当于精整的打击了中国正在迅速发展的存储产业。实际上美国政府或将对韩国在华内存芯片制造商三星和SK海力士“网开一面”,因为向在中国生产先进存储芯片的外国企业提供生产设备有可能通过美国商务部的审查。一家咨询公司的数据显示,SK海力士25%的NAND晶圆生产和三星38%的NAND晶圆生产位于中国,SK海力士约50%的DRAM生产位于中国。据了解,三星和SK海力士在西安无锡的厂有一年豁免期。但是三星不能在大陆增加先进制程逻辑芯片制造。

全球2022 资本支出增速超40%的部分公司,来源:ICInsights

根据IC Insights数据,列举了13 家 2022年资本开支增速超40%的半导体企业,涵盖IC 设计(意法半导体英飞凌等),代工(台积电、联电等)全球龙头企业,且13 家企业预计总支出达到918 亿美元,同比增长52%,大幅的资本开支体现了全球半导体的景气度依旧以及全球龙头公司对于行业的信心。

据IC Insight 的统计及预估,在不包含三星、英特尔等IDM 类型晶圆代工市场而言,2020年纯晶圆代工市场或实现了约19%的增长,达到了677 亿美元的市场规模,是过去多年以来最高的增速幅度。而随着5G 带来的硅含量渗透的景气及需求的爆发,未来市场预计将持续增长,至2024 年IDM+Pure-Play Foundry 将会有合计约1075 亿美元的市场规模。

国内晶圆厂投资规模(亿元)(2020~2022年为预测数据),来源:集微网

根据集微网预测,2020~2022年国内晶圆厂总投资金额分别约1500/1400/1200 亿元,其中内资晶圆厂投资金额约1000/1200/1100 亿元。2020~2022年国内晶圆厂投资额将是历史上最高的三年,且未来还有新增项目的可能。2020年以来,国内 12寸晶圆厂遍地开花,除中芯国际外,闻泰、格科微、海芯等公司纷纷计划建设12 寸晶圆厂,粤芯半导体、华虹无锡等12 英寸生产线陆续建成投产。根据SEMI,2019年至 2024年,全球至少新增 38个 12寸晶圆厂,其中中国台湾11 个,中国大陆8 个,到 2024年,中国 12寸晶圆产能将占全球约20%。大量晶圆厂的扩建、投产,将带动对上游半导体设备的需求提升,更有望为国产化设备打开发展空间。

长江存储、华力集成、华虹无锡晶圆厂设备国产化份额统计明细,来源:中国国际招投标网

不过,目前来看,半导体的设备国产化程度还远远不够。2021年中国大陆半导体设备商的营收体量在全球市场占比仅2.5%。以长江存储、华力集成、华虹无锡晶圆厂的招投标数据来看,长江存储由于IDM模式,在设备国产化方面更为积极,但国产化占比也才17.9%。其中美国设备厂商的份额占比4~5成,日本厂商占比3成,国产份额仅不到2成。

经历了2021~2022年的缺芯潮后,各国政府也开始意识到了供应链安全问题,开始大力的扶持半导体的本土化制造。各国政府都在积极的设厂和扩产,各家晶圆厂也在积极的扩建新厂。集邦咨询资深分析师乔安女士指出,在先进制程量产规模扩大的带动下,2022年全球晶圆代工产值涨福甚至超越2021年达到28%。她同时表示,2022下半年面对消费性电子产品相关零部件大幅调整订单,同时中国大陆厂在成熟制程方面强势扩产,考验晶圆代工厂在各个制程技术的独特性及多元性,如何有效分配产能资源、开创制程多元布局成为主要关键。

半导体制造的全球争夺战已经打响,这种逆全球化的制裁伤害的不仅是中国,也包括全球半导体产业的发展。我们希望全球产业内外的有识之士能够齐心协力,求同存异,最终想出办法来解决这一问题。

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