与非网 12 月 26 日讯,如果为风水轮流转添加注解,那么存储芯片领域则是最佳实例;而如果为“打脸”戏码寻找主角,存储芯片业内厂商们则当仁不让。

 

彼时,包括英特尔、IBM、摩托罗拉、美光、Mostek National 以及德州仪器在内的厂商,铸就美国包括 DRAM 在内的整个内存领域霸业。

 

上世纪 70 年代中期,日本半导体灵魂人物垂井康夫率领日立、NEC、富士通、三菱与东芝,以政府贷款与税费优惠等措施,向美国发起饱和攻击,仅用了 10 年时间便占据内存领域 50%市场份额,从美国手中夺下皇冠。

 

图源 | russianconcouncil.ru

 

几乎与日本内存产业腾飞同一时期,韩国破釜沉舟并以 10 年的自杀性投资,且正值美国对日本发起反倾销,日本半导体出口美国受到毁灭打击,三星借此借此崛起,将日本赶下半导体神坛,同样也包括存储芯片市场。

 

美国、日本与韩国在存储领域多次起承转合的王者更迭,目前在 DRAM 市场已形成三巨头的寡头垄断局面。截止目前,三星市占达 43.9%,紧随其后的是 SK 海力士(29.5%)与美光(23.5%),三家总市占接近 97%。

 

如果此时提及中国存储芯片厂商冲击韩国三星们的市场地位,可能会显得不合时宜。但回溯到上世纪 60 至 90 年代,又有谁想到,日本在内存方面击败美国后,随后惨败给韩国?

 

正如海外知名半导体论坛分析师 Robert Maire 所言,考虑当前主流存储厂商仍挣扎于市场供过于求旋涡中时,以及全球政治局势与资本倾斜,有理由相信,以合肥长鑫为首的 DRAM 厂商,有较大机会突出重围,挑战韩国霸主地位。

 

奇梦达技术授权 避开制裁戏码

 

长江存储、合肥长鑫与福建晋华被称为中国存储三剑客,是本土半导体打破海外厂商垄断的希望。前者聚焦 NAND 闪存芯片的研发与生产,而后两家企业的业务则针对 DRAM 存储器。

 

2018 年 11 月,由于与美国 DRAM 存储器巨头美光之间的诉讼纠纷,福建晋华被美国列入出口管制的实体名单,台湾联电随机宣布暂停对其提供技术与研发支撑,直接导致晋华生产与运营陷入停滞状态。

 

而彼时,晋华生产车间内已有 200 台设备就绪,并计划在 1 个月后的年底投入小规模量场试验,官方预计今年初可实现量产,并有很大机会成为首家量场 DRAM 存储器的本土厂商。

 

至此,长鑫成为本土 DRAM 突围短期内唯一的希望。今年 9 月,长鑫宣布 12 英寸 DRAM 生产线已经提前投产,据悉投产的 DDR4 芯片通过了多个国内外大客户验证,将于底会正式交付,这将有助于替代进口 DRAM。

 

图源 | 长鑫

另外,正如长鑫董事长兼 CEO 朱一明表示,长鑫核心技术来自奇梦达(Qimonda),后者自 2006 年从母公司英飞凌剥离后一路开挂,DRAM 产品销量并稳居全球第二,300mm 晶圆领导者和 PC 及服务器 DRAM 产品市场最大的供应商之一,戏剧化的是三年后其申请破产。

 

长鑫通过与奇梦达的合作,共将一千多万份 DRAM 相关的技术文件(大小约 2.8TB)收入囊中,截止目前共有 1.6 万项专利申请,据悉长鑫方面随后对部分技术细节进行修改,以规避美国方面的实体名单出口制裁。

 

综上,长鑫由于可追溯的专利技术,以及提前在风险规避方面的布局方面,因此其在中美贸易战不稳定局势下,仍具备相对稳定的发展空间。

 

拥抱主流架构 创新技术探索

 

技术方面,目前长鑫面对的最大质疑为奇梦达技术聚焦在沟槽式路线,长鑫作为继承者却选择堆栈式技术方向。其实,奇梦达早前已提出过埋入式电栅三极管(Buried Word Line Transistor)的概念,最大限度提升三极管性能,而奇梦达可能只是生不逢时。

 

堆叠式架构在 2018 年成为主流,奇梦达基于埋入式电栅三极管的 46nm 产品,在当时已完成研发。但同年金融危机的爆发,致使 DRAM 价格断崖式下滑,奇梦达堆叠式技术还正式进入量场阶段,便于 2009 年宣告破产,随后该项技术 / 方案被无限期雪藏。

 

图源 | EE Times

 

业内人士称,通过对比三星、SK 海力士与美光的主流 DRAM 产品与方案,均与早前奇梦达的堆叠式架构有异曲同工之妙,包括 DRAM 单元三极管以及蜂窝式电容结构等,也从另一角度说明各厂商间的殊途同归。

 

而值得一提的是,长鑫从奇梦达手中接过堆叠式架构的相关技术专利,并通过引入双重图案对准(SADP)以及四重图案对准(SAQP)等技术,并从内外双面电容逐渐走到外部的单面积电容(柱状电容),成功将奇梦达的 46nm 平稳推进至 10nm。

 

此外,先进晶圆代工工艺在摩尔定律影响下,已发展至 5nm 及以下制程,DRAM 工艺不可避免的也将走向 10nm 以下。因此,开发环绕式三节晶体管结构 GAA(Gate-all-around)以及其他新型的存储器技术等是大势所趋。

 

长鑫方面的消息是,该公司已开始在 HKMG、EUV 和 GAA 等新技术方面的探索。长鑫采用从研发到生产的 IDM(Integrated Device Manufacture)的模式。截止目前,一期厂房设计月产能 12 万片 12 英寸晶圆,装机月产能 2 万片,正在评估年底月产能 4 万片的可行性。

 

设备利用率低 产能有待提升

 

目前来看,长鑫在产能为每月 2 万片,与巨头三星们的不可同日而语。但无法忽视的是中国厂商在技术与生产层面达到相应水平后,不计成本以占领市场份额的激进方式,以及本土市场强大的需求与消化能力。因此,市场潜力也是分析师 Robert Maire 看好长鑫的主要原因。

 

此外,鉴于传统 DRAM 厂商追逐利润的运营模式,在产能保证前提下,如果长鑫强势发起市场攻占策略,之于原本脆弱的 DRAM 供需市场将是重磅炸弹,若传统厂商保持价格不变来应对,直接的后果则是新一轮 DRAM 产品大规模堆积。

 

三星在行业低谷期多次利用“反周期”定律,加剧行业亏损,迫使同行业企业破产,最终牢牢占据行业头把交椅。而可以预知的是,在不远的将来,长鑫也将由可能具备向三星发起以其人之道还治其人之身的挑战。

 

图源 | Seeking Alpha

 

产能方面,中国具有实现包括 DRAM 在内的存储芯片量产的能力。举个简单的例子,中国市场占据美国半导体系统控制与产出管理设备厂商 KLA 全年营收的 1/3,但中国厂商的半导体相关产出却没有达到全球 1/3 的规模,特别是在 DRAM 在内的存储芯片领域的产能。

 

因此,该现象说明在半导体生产设备的利用率方面,中国厂商还存在巨大的进步空间,但是随着设备利用与磨合的进一步深入,本土厂商在短时间内,仍有较大机会在现有设备资源情况下,释放相当大部分的产能。

 

写在最后

 

复盘 DRAM 历史发展,审视以长鑫为代表的本土厂商,拥抱主流技术(堆栈式架构)与创新型存储技术的引入,本土强劲的内需驱动,技术专利纠纷风险的规避,以及生产设备释放的产能潜力。

 

因此,与其唱衰,不如多点阳光,以梦为马,静候长鑫在 DRAM 市场突出重围的好消息。