中国芯取得重大突破,距打破国际垄断仅一步之遥

姓名:高帆

班级:1402019

学号:14020199016

【嵌牛导读】:中国身为全球最大的半导体市场,但半导体芯片却高度依赖进口,以需求量最大的 DRAM 和 NAND Flash 芯片为例,9 成以上都依靠国外厂商。如今,中国企业在“中国芯”上的奋发,究竟能否石破天惊打破国际大厂的垄断?这问题的答案,将决定未来十年中国存储产业的命运。

【嵌牛鼻子】:半导体芯片 DRAM  NAND Flash 垄断 中国芯

【嵌牛提问】:当下高度依赖进口的中国半导体能否迎来新的生机?敬请期待!

【嵌牛正文】:

以目前全球三大 DRAM 阵营的势力分布来看,三星、SK 海力士、美光的市占率分别为 46%、27%、21%,意即全球 DRAM 芯片有超过 90% 都掌握在韩美两国手上,而中国必须成为全球 DRAM 产业除了韩、美以外的第三大势力,才能平衡产业生态,也才能在全球半导体产业中取得上桌谈判的资格。

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图丨全球三大 DRAM 厂商

其实,DRAM 技术的研发,真正的困难点不在技术本身,而是 DRAM 专利都已经被国际大厂牢牢握住,要避开所有现有的专利来进行开发,才是真正的障碍。即使中国厂商千辛万苦创新突破完成 DRAM 技术研发,很可能还不到量产阶段,就先收到三星、SK 海力士控告专利侵权的律师函。

事实上,美国与韩国大厂以法律当武器恫吓对手的做法,早已是屡见不鲜的事,这几天,美光就针对联电和福建晋华目前仍在研发阶段的 DRAM 技术,在美国提出涉嫌妨碍运营机密的控告。而这并不是美光第一次出手阻止中国厂商的 DRAM 研发计划。

时间拉回 2017 年初的新年前,美光为了防止员工跳槽,趁着这批人回家过年时,在台湾提出妨碍营业机密诉讼,进行大规模约谈,并对其中部份人员限制出境。这个消息当时震惊了存储半导体产业,让人见识到美国大厂强悍作风,但在其中,却也嗅得出美光对于中国存储芯片产业超高度防备警戒。

也因为如此,福建晋华、合肥睿力两大 DRAM 技术阵营从一开始,就维持极为低调的行事风格,关起门来专心研发。

但现在这两大阵营的难处在于,研发初期的设定主要是参考和模拟美光 DRAM 的技术和流程,由于美光设下天罗地网的法律手段吓阻任何可能的技术抄袭,让福建晋华与合肥睿力都必须规避美光的设计,改走韩系大厂路线,但这样的转变,挑战相当大,会不会导致研发和量产时程延后,恐要进一步观察。

但是,美光等大厂的担心不是没有道理的,2017 年底,中国存储产业传出的长江存储成功研发 32 层 3D NAND 芯片的好消息,让国际大厂感受到实实在在的压力。

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2017 年 11 月初,紫光旗下的长江存储投入研发将近两年的 3D NAND 芯片,在搭配 NAND Flash 控制芯片置入 SSD,且连接上终端系统后,该系统成功“动”起来。

这惊天一“动”,背后代表的意义,是首颗中国制的 3D NAND 芯片成功通过终端产品的测试,宣告研发成功,中国存储产业向前迈进了一大步。这样的消息,或许可以解读为长江存储投入研发 3D NAND 芯片的初步成功,但也不要太快陷入骄傲的迷思里,因为距离实际的成功,仍有一段很长的路。

首先,长江存储研发的这颗 3D NAND 芯片是 32 层技术,对比三星电子、美光、东芝、SK 海力士主流的 64 层和 72 层技术,还有一段距离,而这些国际大厂在 2018 年即将大步跨入 96 层 3D NAND 技术,驱动芯片的密度提升、成本再下降。

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图丨长江存储竞争对手技术推进时间表

再者,研发成功和商业化量产,是两个截然不同的层次。研发成功虽然是关键的第一步,但并非是芯片量产的保证。

芯片要进入量产阶段,良率要先达到一定的水准,否则是不符合生产成本效益的。而长江存储用来测试的这一颗 3D NAND 芯片,绝对是精挑万选出来的“精英部队”,然而不代表生产出来的每一颗芯片都可以通过测试,因此,必须要让良率够高,晶圆产出中的“精英部队”数量才会更多。

但根据 DT 君的观察,长江存储并不是真的那么天真乐观的以为自己就此一帆风顺,尽管研发速度超前目标,但长江存储的策略并不冒进,而是有目标地按部就班前进。

长江存储把这次研发成功的 32 层 3D NAND 视为打底的技术,要用该技术来证明研发的可行性,但并不打算现在就大量产出。因为,公司很清楚知道,大量生产后的 3D NAND 要具备成本竞争力,至少要有 64 层技术底蕴才行。

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图丨NAND单位存储空间成本下降

2018 年长江存储的 32 层 3D NAND 技术会小量试产,但更重要的战场,是要再次挑战 64 层 3D NAND 技术的成功。

赵伟国出席世界互联网大会的全球数字经济论坛上也表示,长江存储明年将进入 64 层 128G 的 3D NAND 芯片,估计还要再花上 20 亿美元的研发费用。

再者,紫光早早规划好投资规模高达 240 亿美元、单月产能 30 万片的武汉 12 寸存储器生产基地就可以正式开始启动,该时间点预计是 2019~2020 年。

另一个被美光的专利大刀追着跑,从台湾追杀一路到美国的福建晋华和联电,其 DRAM 合作方式与其他阵营有着不同的模式。

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联电在 2016 年接受福建晋华的委托,开发 DRAM 相关的制程技术,根据技术开发的进度,由福建晋华支付联电技术报酬金,当做是开发费用,而最后研发的 DRAM 技术,将是由双方共同拥有。

在上述的合作协议下,联电将上百人的 DRAM 研发团队和试产线设立在台湾南科,同时进行 2x 纳米和 3x 纳米两个制程的研发。

另一个 DRAM 阵营是合肥睿力,从成立至今的形式作风非常低调。该阵营的主导者有前半导体设备大厂应用材料 (AppliedMaterials) 全球执行副总、前中芯国际总裁兼 CEO 王宁国,以及前华亚科高层刘大维等。

合肥睿力的布局从今年下半年开始,陆续浮上台面。其中包括与 NOR Flash 大厂北京兆易创新 (GigaDevice) 的合作,兆易创新宣布和合肥市政府达成协议,计划共同出资人民币 180 亿元 (兆易创新出资 20%、合肥市产业投资控股集团出资 80%),同时研发 19 纳米 DRAM 技术,兆易创新也从此协议中,可获得保障产能。

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北京兆易创新虽然是从小池塘的 NOR Flash 产业起家,但一直有想要跨足大江大海的 DRAM 产业的雄心壮志,早在一年前多就传遍存储器产业,只是公司一直没有正面承认。

直到今年 9 月,集成电路产业发展基金(大基金)宣布入股兆易创新约 11% 股权,成为第二大股东,该公司在 DRAM 产业的布局、携手合肥睿力的消息,才在近几个月密集对外揭露。

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这两大 DRAM 阵营目标,都是在 2018 年底完成研发和试产,推估要真正进入量产,最快也是 2019 年,因此,2019 年会是中国存储产业的关键年,届时有福建晋华、合肥睿力的 DRAM 技术见真章,更有长江存储转进 64 层 3D NAND 的研发和生产,未来 2 年,这几家厂商一波跟着一波的研发与量产进展,将左右未来十年中国存储产业的命运。2019 年,将会是中国半导体产业非常精彩的一年。

                                            转载自DeepTech深科技

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