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貞光科技 | 一文了解內(nèi)存芯片的發(fā)展史

貞光科技 ? 2022-10-09 14:27 ? 次閱讀

1958年9月12日,來自德州儀器公司杰克·基爾比(Jack Kilby),成功地將包括鍺晶體管在內(nèi)的五個元器件集成在一起,制作了世界上第一塊集成電路。


次年7月,美國仙童半導(dǎo)體公司的羅伯特·諾伊斯(Robert Norton Noyce),基于硅平面工藝,成功發(fā)明了世界上第一塊硅集成電路


正如大家現(xiàn)在所知,這兩位大佬的發(fā)明,擁有極為重要的意義。集成電路的出現(xiàn),有力推動了電子器件的微型化,也為芯片時代的全面到來奠定了基礎(chǔ)。


DRAM的誕生


進(jìn)入1960年代后,隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,電子行業(yè)開始了將集成電路技術(shù)用于計算機(jī)存儲領(lǐng)域的嘗試。


當(dāng)時,半導(dǎo)體存儲技術(shù)被分為ROMRAM兩個方向。ROM是只讀存儲器,存儲數(shù)據(jù)不會因?yàn)閿嚯姸鴣G失,也稱外存。而RAM是隨機(jī)存取存儲器,用于存儲運(yùn)算數(shù)據(jù),斷電后,數(shù)據(jù)會丟失,也稱內(nèi)存。


今天,我們重點(diǎn)說說RAM這個領(lǐng)域。



1966年,來自IBM Thomas J. Watson研究中心羅伯特·丹納德(Robert H. Dennard),率先發(fā)明了DRAM存儲器(動態(tài)隨機(jī)存取存儲器)。


這種存儲器基于“MOS型晶體管+電容結(jié)構(gòu)”,具有能耗低、讀寫速度快且集成度高的特點(diǎn)。直到現(xiàn)在,我們的計算機(jī)內(nèi)存、手機(jī)內(nèi)存、顯卡內(nèi)存等,都是基于DRAM技術(shù)。


1968年6月,IBM注冊了晶體管DRAM的專利。但是,正當(dāng)他們準(zhǔn)備進(jìn)行DRAM產(chǎn)業(yè)化的時候,美國司法部啟動了對他們的反壟斷調(diào)查。


這些調(diào)查拖延了IBM的DRAM產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度,從而給其它公司帶來了機(jī)會。


不久后,1969年,美國加州的Advanced Memory System(先進(jìn)內(nèi)存系統(tǒng))公司捷足先登,成功生產(chǎn)出了世界上第一款DRAM芯片(容量僅有1KB),并將其銷售給計算機(jī)廠商霍尼韋爾公司(Honeywell)。


霍尼韋爾公司收到這批DRAM芯片后,發(fā)現(xiàn)工藝上存在一些問題。于是,他們找到了一家新成立的公司,請求幫助。


這家公司,就是1968年羅伯特·諾伊斯(前文提到的硅集成電路發(fā)明人)和戈登·摩爾(摩爾定律的提出者)等人共同創(chuàng)辦的英特爾Intel。


英特爾公司成立后,主要業(yè)務(wù)就是研制晶體管半導(dǎo)體存儲器芯片。


當(dāng)時,半導(dǎo)體工藝主要有兩個研究方向,分別是雙極型晶體管場效應(yīng)(MOS)晶體管。英特爾自己也不知道哪個方向正確,于是,成立了兩個研究小組,分別跟進(jìn)兩個技術(shù)方向。


1969年4月,雙極型小組率先有了突破,推出了64bit容量的靜態(tài)隨機(jī)存儲器(SRAM)芯片——C3101。這個芯片是英特爾的第一款產(chǎn)品,主要客戶就是霍尼韋爾。



場效應(yīng)管小組也不甘落后,1969年7月,他們推出了256bit容量的靜態(tài)隨機(jī)存儲器芯片——C1101。這是世界第一個大容量SRAM存儲器。


1970年10月,場效應(yīng)管小組再接再勵,成功推出了自己的第一款DRAM芯片(也被認(rèn)為是世界上第一款成熟商用的DRAM芯片)——C1103。


Intel C1103,有18個針腳,容量1Kbit,售價10美元。


C1103推出后,獲得極大成功,很快成為全球最暢銷的半導(dǎo)體內(nèi)存,服務(wù)于HP、DEC等重要客戶。



在C1103的幫助下,英特爾也迅速發(fā)展壯大。1972年,英特爾的員工人數(shù)超過1000人,年收入超過2300萬美元。1974年,英特爾DRAM產(chǎn)品的全球市場份額達(dá)到驚人的82.9%。


就在英特爾在DRAM領(lǐng)域賺得盆滿缽滿的同時,它的競爭對手也在迅速崛起。


1973年,美國德州儀器TI)、莫斯泰克(Mostek)等廠商先后進(jìn)入DRAM市場。


德州儀器在英特爾推出C1103之后,就進(jìn)行了拆解仿制,通過逆向工程,研究DRAM的架構(gòu)和工藝。后來,1971年和1973年,他們先后推出了2K和4K DRAM,成為英特爾的強(qiáng)勁對手。



莫斯泰克公司由德州儀器半導(dǎo)體中心的前首席工程師L.J.Sevin創(chuàng)立(1969年),技術(shù)實(shí)力同樣不俗。


1973年,他們推出了16針腳的DRAM產(chǎn)品——MK4096,也對英特爾的市場地位形成了挑戰(zhàn)(其它公司都是22針腳,針腳越少,制造成本越低)。


1976年,莫斯泰克公司又推出了MK4116,采用了POLY-II(雙層多晶硅柵)工藝,容量達(dá)到16K。這款產(chǎn)品獲得了巨大成功,一舉逆轉(zhuǎn)了市場競爭格局,將自己的DRAM市占率提升到了75%。

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MK4116


可惜,沒過多久,因?yàn)樵庥鰜碜再Y本市場的惡意收購,莫斯泰克公司的股權(quán)結(jié)構(gòu)大幅變動,管理層劇烈動蕩,技術(shù)人員迅速流失,公司很快走入低谷。


1979年,該公司被美國聯(lián)合技術(shù)公司(UTC)收購。后來,又轉(zhuǎn)賣給了意法半導(dǎo)體。


1978年10月,四個莫斯泰克公司的技術(shù)人員離職,在愛達(dá)荷州一家牙科診所的地下室,共同創(chuàng)立了一家新的存儲技術(shù)公司。


這家公司,也就是后來的存儲業(yè)巨頭——鎂光(Micron)


日本半導(dǎo)體的成與敗


除了國內(nèi)競爭對手之外,英特爾面臨的更大威脅來自國外。更具體來說,是來自——日本。


1970年代,日本經(jīng)濟(jì)高速崛起。為了在全球科技產(chǎn)業(yè)鏈占據(jù)有利位置,他們在半導(dǎo)體技領(lǐng)域進(jìn)行了精心布局。


1976年,日本通過舉國體制,成立了VLSI聯(lián)合研發(fā)體(VLSI:THE VERY LARGE SCALE INTEGRATED,超大規(guī)模集成)。


聯(lián)合研發(fā)體一共設(shè)有6個實(shí)驗(yàn)室,專門進(jìn)行高精度加工技術(shù)、硅結(jié)晶技術(shù)、工藝處理技術(shù)、監(jiān)測評價技術(shù)、裝置設(shè)計技術(shù)等領(lǐng)域的研究。


不久后,這個聯(lián)合研發(fā)體就成功攻克了電子束光刻機(jī)、干式蝕刻裝置等半導(dǎo)體核心加工設(shè)備,以及領(lǐng)先的制程工藝和半導(dǎo)體設(shè)計能力,為日本半導(dǎo)體行業(yè)的騰飛奠定了基礎(chǔ)。


1977年,在VLSI項(xiàng)目的幫助下,日本成功研制出了64K DRAM,追平了美國公司的研發(fā)進(jìn)度。


到了1980年代,日本廠商(富士通、日立、三菱、 NEC、東芝等)繼續(xù)發(fā)力,憑借質(zhì)量和價格優(yōu)勢,開始反超美國公司。


1986年,日本存儲器產(chǎn)品的全球市場占有率上升至65%,而美國則降低至30%。


在慘烈的市場競爭下,美國英特爾公司直接宣布放棄了DRAM市場(1985年)。而唯一能夠在日系廠商夾縫中生存的,只剩下摩托羅拉(Motorola)。

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全球半導(dǎo)體企業(yè)排名(1987年)


螳螂捕蟬,黃雀在后。就在日本半導(dǎo)體廠商眼看就要一統(tǒng)江湖的時候,外部政治環(huán)境開始發(fā)生了微妙的變化。


1985年,美蘇冷戰(zhàn)氣氛不斷減弱,日美貿(mào)易摩擦不斷增加。在巨大的財政赤字壓力下,美國里根政府開始將注意力轉(zhuǎn)移到打壓日本經(jīng)濟(jì)上。


這一年,美國主導(dǎo)了著名的《廣場協(xié)議》,逼迫日元升值。與此同時,美國半導(dǎo)體協(xié)會也發(fā)起了對日本半導(dǎo)體等產(chǎn)品的反傾銷訴訟。后來,兩國達(dá)成了對日本半導(dǎo)體產(chǎn)品的價格監(jiān)督協(xié)議。


在接二連三的打擊下,日本半導(dǎo)體產(chǎn)品的市場份額一落千丈,很快喪失了主導(dǎo)權(quán)。


韓系半導(dǎo)體的崛起


那么,日本廠商讓出來的市場份額,是不是被美國廠商拿走了呢?


并沒有。


正所謂“螳螂捕蟬,黃雀在后”,日本廠商快速失勢的同時,美國的另一個競爭對手又殺了出來,那就是——韓國。


早在日本啟動VLSI項(xiàng)目的時候,韓國政府也沒閑著。他們在慶尚北道的龜尾產(chǎn)業(yè)區(qū)建立了韓國電子技術(shù)研究所(KIET),高薪籠絡(luò)美國的半導(dǎo)體人才,集中研發(fā)集成電路關(guān)鍵技術(shù)。


除了KIET之外,韓國三星、LG、現(xiàn)代和大宇等財閥,也看中了半導(dǎo)體技術(shù)的市場前景,通過購買、引進(jìn)技術(shù)專利及加工設(shè)備,對其進(jìn)行消化吸收,積蓄技術(shù)力量。


1984年,三星半導(dǎo)體建成了自己的第一個存儲器工廠,批量生產(chǎn)64K DRAM。誰也沒有想到,這個名不見經(jīng)傳的韓國企業(yè),會變成日后的行業(yè)“巨無霸”。


話說,從1980年代至今,DRAM產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了將近四十年的發(fā)展。如果用一個詞來形容這四十年,那就是——“腥風(fēng)血雨”。


原因很簡單,DRAM半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),最大的特點(diǎn)就是其周期性規(guī)律。行業(yè)人士曾經(jīng)總結(jié):DRAM半導(dǎo)體存儲,每賺錢一年,就要虧錢兩年,所謂“賺一虧二”。


在這種強(qiáng)烈的周期性規(guī)律下,想要長期生存下去,是一件非常困難的事情。DRAM廠商需要有強(qiáng)大的現(xiàn)金流和融資能力,能夠維持高強(qiáng)度的研發(fā)支出,保持團(tuán)隊(duì)的穩(wěn)定。


在虧損周期,DRAM廠商需要更多的錢,才能夠活下去。在繁榮周期,也不能大意。廠商在選擇擴(kuò)充產(chǎn)能時機(jī)時,需要非常謹(jǐn)慎。不然,就可能導(dǎo)致供大于求,盈利變虧損。


四十年前,全球大概有40-50家DRAM廠商。如今,只剩下三家,競爭之殘酷,由此可見一斑。


這四十年里,有一家企業(yè)不僅堅(jiān)持活了下來,還干掉無數(shù)對手,長期占據(jù)霸主地位。這家企業(yè),就是前面提到的三星(Samsung)。



三星的故事,有些同學(xué)可能聽說過。他們采取了一個被無數(shù)商學(xué)院寫入教材的“殺手锏”戰(zhàn)略——反周期投入。


簡單來說,反周期投入,就是利用行業(yè)周期性發(fā)展的特點(diǎn),在行業(yè)進(jìn)入低谷時,在競爭對手都收縮規(guī)模時,反其道而行之,加大投入,擴(kuò)大產(chǎn)能,進(jìn)一步打壓價格,從而讓對手加劇虧損,甚至倒閉。


換言之,就是大家玉石俱焚,但是我更有錢,把你焚死了,我再繼續(xù)活。


三星這家公司,就是靠著韓國的舉國之力,接二連三地采用“反周期投入”策略,干掉了無數(shù)對手,成為了半導(dǎo)體存儲領(lǐng)域的老大。


接下來,我們就詳細(xì)看看,這幾十年到底發(fā)生了什么。

  • 第一次“反周期投入”


三星的第一次“反周期投入”,就發(fā)生在前文所說的1980年代中期。


當(dāng)時,日美激戰(zhàn)正酣,DRAM市場普遍不景氣,價格大跌。DRAM芯片的價格從每片4美元(1984年),跌到了每片0.3美元(1985年)。


三星建廠推出64K DRAM時,生產(chǎn)成本是1.3美元/片。面對行業(yè)寒冬,三星不僅沒有收縮投資,反而開始逆向投資,擴(kuò)大產(chǎn)能。


到1986年底,三星半導(dǎo)體累積虧損3億美元,股權(quán)資本完全虧空,接近破產(chǎn)。


關(guān)鍵時期,韓國政府出手“救市”,總共投入近3.5億美金,并且以政府名義背書,給三星拉來了20億美元的個體募資。


后來,日本半導(dǎo)體被美國干翻,加上PC電腦進(jìn)入熱銷期帶來的行業(yè)繁榮,使得三星順利翻盤,迎來業(yè)績增長。


不久后,以三星為代表的韓系DRAM廠商,逐漸蠶食了日本半導(dǎo)體企業(yè)讓出的市場份額,占據(jù)了市場的主導(dǎo)地位。

  • 第二次“反周期投入”


1992年,日本住友樹脂廠發(fā)生爆炸,導(dǎo)致原材料供應(yīng)緊張,內(nèi)存價格暴漲。這一年,三星率先推出世界上第一個64M DRAM。


1993年,全球半導(dǎo)體市場又開始轉(zhuǎn)弱。這時,三星故技重施,采取了第二次“反周期投入”。他們投資興建8英寸硅片生產(chǎn)線,用于生產(chǎn)DRAM。


1995年,微軟公司W(wǎng)indows95視窗操作系統(tǒng)發(fā)布,極大地刺激了內(nèi)存的需求,帶動內(nèi)存價格大幅上揚(yáng),三星的投資獲得回報。全球各大廠商后知后覺,紛紛投資擴(kuò)大產(chǎn)能。


好景不長,到了1995年的年底,各廠商8英寸晶圓廠投產(chǎn)后,導(dǎo)致產(chǎn)能急劇增加,反而使得DRAM變成供大于求。于是,賣方市場又變成了買方市場,價格又開始下跌。


在此情況下,廠商們被迫削減產(chǎn)量,減小投資規(guī)模。


三星繼續(xù)擴(kuò)大投資。1996年,三星推出世界上第一個1GB DRAM,奠定了自己的行業(yè)領(lǐng)軍地位。


1996-1998年,DRAM持續(xù)處于下行周期。


1999年,DRAM價格下跌的趨勢有所緩解。因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)泡沫的出現(xiàn),DRAM行業(yè)進(jìn)入了短暫的繁榮階段。


這一年,在激烈的競爭環(huán)境下,內(nèi)存行業(yè)發(fā)生了若干個重大變化


韓系方面,韓國現(xiàn)代內(nèi)存與LG半導(dǎo)體合并,成立現(xiàn)代半導(dǎo)體,后來,又從現(xiàn)代集團(tuán)拆分(2001年),改名海力士(Hynix)。


美系方面,鎂光收購德州儀器內(nèi)存部門。


日系方面,日立、NEC、三菱電機(jī)的DRAM業(yè)務(wù)整合,抱團(tuán)成立了爾必達(dá)(ELPIDA)。


歐系方面,西門子集團(tuán)的半導(dǎo)體部門獨(dú)立,成立了億恒科技。幾年后,2002年,改名為英飛凌(Infineon)。再后來,2006年,英飛凌科技存儲器事業(yè)部拆分獨(dú)立,變成了奇夢達(dá)(Qimonda)。


2000年,全球DRAM市場份額的前五名之中,有兩家是韓系廠商,分別是排名第一的三星(23.00%),還有排名第三的現(xiàn)代(19.36%)。


不久后,互聯(lián)網(wǎng)泡沫破碎,全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)爆發(fā)。PC市場遭受重創(chuàng),DRAM的市場需求也急速下降,價格又迎來了跳水。


2001年,DRAM市場規(guī)模從288億美元腰斬至110億美元。


2002-2006年,DRAM市場逐漸從低谷中恢復(fù),整體增長形勢良好。


2006年,三星開發(fā)出世界上第一個50nm工藝的1GB DRAM。海力士則開發(fā)出當(dāng)時世界上最高速的200MHz 512MB Mobile DRAM。


那一時期,DRAM市場逐漸形成了五強(qiáng)格局,分別是:三星(韓)、SK海力士(韓)、奇夢達(dá)(德)、鎂光(美)和爾必達(dá)(日)。

  • 第三次“反周期投入”


2007年,微軟推出Vista系統(tǒng)。該系統(tǒng)對內(nèi)存消耗較大,DRAM廠商預(yù)期內(nèi)存需求大增,于是紛紛增加產(chǎn)能。


但實(shí)際上,Vista銷量很差,沒有帶動內(nèi)存市場,導(dǎo)致產(chǎn)能再次過剩。


更悲催的是,2008年,金融危機(jī)爆發(fā),導(dǎo)致DRAM市場雪上加霜。內(nèi)存價格一路下跌,甚至跌破材料成本。


在這個關(guān)鍵時期, 三星第三次祭出“反周期投入”的殺招,進(jìn)一步擴(kuò)大產(chǎn)能,加劇了行業(yè)虧損。


2009年春天,排名第三的德系廠商奇夢達(dá)宣布破產(chǎn)倒閉,歐洲廠商正式退出了DRAM市場。


2011年,DRAM供應(yīng)量再次超過實(shí)際需求,價格暴跌。這一次,爾必達(dá)沒能熬過去,宣布破產(chǎn),標(biāo)志著日本廠商全面退出了DRAM產(chǎn)業(yè)。


于是,五強(qiáng)變?nèi)龔?qiáng),DRAM領(lǐng)域只剩下三星(韓)、鎂光(美)、海力士(韓)。三家公司的市占率加起來,超過了93%。


DRAM技術(shù)的現(xiàn)狀


2011年之后,DRAM內(nèi)存的市場格局沒有發(fā)生什么重大變化。但是,DRAM的用戶需求和市場環(huán)境,變化很大。


除傳統(tǒng)PC之外,隨著移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展,智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備(攝像頭等)迅速崛起,極大地帶動了對DRAM的需求。


云計算、大數(shù)據(jù)和AI人工智能的發(fā)展,又推動了數(shù)據(jù)中心的數(shù)量增加,從而帶來了服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的急劇增加,也刺激了DRAM的銷量增長。


這些需求,逐漸使得DRAM細(xì)分為標(biāo)準(zhǔn)型DRAM、移動型DRAM、繪圖型DRAM、利基型DRAM等類別。


標(biāo)準(zhǔn)DRAM主要應(yīng)用于PC、服務(wù)器等。移動型DRAM主要為LPDDR,應(yīng)用于智能手機(jī)、平板電腦等場景。繪圖型DDR用于顯卡的顯存(GDDR)。利基型DRAM,主要應(yīng)用于液晶電視、數(shù)字機(jī)頂盒、網(wǎng)絡(luò)播放器等產(chǎn)品。


多產(chǎn)品場景的旺盛需求,推動了DRAM價格的上揚(yáng)。2018年左右,比特幣等數(shù)字貨幣的需求爆發(fā),更是讓DRAM市場迎來了難得的“黃金時期”。


2019年之后,由于前期產(chǎn)能擴(kuò)張和去庫存因素,內(nèi)存價格下跌較多。加密貨幣市場價格崩塌、智能手機(jī)市場進(jìn)入成熟期,使得市場需求疲軟,DRAM再次進(jìn)入低谷期。


根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)發(fā)布的數(shù)據(jù),從2020年下半年開始,到2022年5月,都屬于DRAM市場的好轉(zhuǎn)期。


今年6月開始,DRAM行情暴跌。6月份銷量下降了36%,7月份又下降了21%,可以說是全面崩盤,慘不忍睹。根據(jù)機(jī)構(gòu)預(yù)測,四季度跌幅將進(jìn)一步擴(kuò)大。

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DRAM行情暴跌


接下來,我們再從技術(shù)的角度,看看這些年DRAM的發(fā)展。


一直以來,DRAM芯片都是以微縮制程的方式,來提高存儲密度。


DRAM每一次制程的更新?lián)Q代,都需要大量的投入。


以30nm更新到20nm為例,后者需要的光刻掩模版數(shù)目增加了30%,非光刻工藝步驟數(shù)翻倍。對潔凈室廠房面積的要求,也隨著設(shè)備數(shù)的上升而增加了80%以上。


以前,這些成本都可以通過單晶圓更多的芯片產(chǎn)出,以及性能帶來的溢價,進(jìn)行彌補(bǔ)。但是,隨著工藝制程的不斷微縮,增加的成本和收入之間的差距逐漸縮小。


2013年左右,當(dāng)制程工藝進(jìn)入20nm之后,制造難度大幅提升。18/16nm之后,繼續(xù)在二維方向縮減尺寸,已不再具備成本和性能方面的優(yōu)勢。


于是,DRAM芯片廠商開始另辟蹊徑,開始研究Z方向的擴(kuò)展能力。也就是說,開始推進(jìn)3D封裝。


作為行業(yè)龍頭,三星率先從封裝角度實(shí)現(xiàn)了3D DRAM。他們采用TSV封裝技術(shù),將多個DRAM芯片堆疊起來,從而大幅提升單根內(nèi)存條容量和性能。后來,各個廠商紛紛跟進(jìn),3D DRAM成為主流。


在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)方面,行業(yè)一般采用由固態(tài)技術(shù)協(xié)會(JEDEC)制定的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),也就是大家熟悉的DDR1-DDR5。

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圖片來源:全球半導(dǎo)體觀察


DRAM三巨頭,都具備了DDR5/LPDDR5的量產(chǎn)能力。三星正在搗鼓DDR6,據(jù)說2024年完成設(shè)計。


在芯片工藝制程上,DRAM目前的表述和以前有所不同。以前,都是直接40nm、20nm這么叫?,F(xiàn)在,因?yàn)殡娐方Y(jié)構(gòu)是三維的,所以線性的衡量方式不再適用,出現(xiàn)了1X、1Y、1Z、1α、1β、1γ之類的術(shù)語表達(dá)制程。


業(yè)界認(rèn)為,10nm~20nm系列制程至少包括六代,1X大約等同于19nm,1Y約等同于18nm,1Z大約為16-17nm,1α、1β、1γ則對應(yīng)12—14nm(15nm以下)。

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圖片來源:全球半導(dǎo)體觀察


三星、SK海力士和鎂光已在2016~2017年期間進(jìn)入1Xnm階段,2018~2019年進(jìn)入1Ynm階段,2020年后進(jìn)入1Znm階段。


目前,各大廠家繼續(xù)向10nm逼近。最新的1αnm,仍處于10+nm階段。


中國DRAM產(chǎn)業(yè)的過去和現(xiàn)在


最后,我們再來看看國內(nèi)的DRAM產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況。


中國是全球半導(dǎo)體存儲器的重要市場之一,也是全球半導(dǎo)體存儲廠商的“必爭之地”。


但是,實(shí)事求是來說,我們自己的DRAM產(chǎn)業(yè)發(fā)展,遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于競爭對手。


國內(nèi)DRAM產(chǎn)業(yè)的起步,可以追溯到1990年代。


當(dāng)時,日本NEC在中國大陸成立了兩家合資公司,從事DRAM的生產(chǎn)。


第一家,是1991年NEC和首鋼合資成立的首鋼NEC。


首鋼NEC從1995年開始,采用6英寸1.2微米工藝,生產(chǎn)4M DRAM(后來升級到16M)。后來,1997年DRAM全球大跌價,首鋼NEC遭受重創(chuàng),從此一蹶不振。后來,首鋼NEC淪為NEC在海外的一個代工基地,退出了DRAM產(chǎn)業(yè)。


第二家,是1997年NEC和華虹集團(tuán)合資成立的華虹NEC。


華虹NEC從1999年9月開始,采用8英寸0.35微米工藝技術(shù),生產(chǎn)當(dāng)時主流的64M DRAM內(nèi)存芯片。2001年后,隨著NEC退出DRAM市場,華虹也退出了DRAM產(chǎn)業(yè)。


2004年,中國又開始了DRAM產(chǎn)業(yè)的第二次嘗試。這次有所行動的,是中芯國際。


當(dāng)時,中芯國際在北京投資建設(shè)了中國大陸第一座12英寸晶圓廠(Fab4),2006年大規(guī)模量產(chǎn)80nm工藝,為奇夢達(dá)、爾必達(dá)代工生產(chǎn)DRAM。


好景不長,2008年,由于中芯國際業(yè)務(wù)調(diào)整,退出了DRAM業(yè)務(wù)。第二次嘗試,宣告失敗。


2015年,中國DRAM采購金額約為120億美元,占全球DRAM供貨量的21.6%。嚴(yán)重依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀,促使國內(nèi)開始了針對DRAM業(yè)務(wù)的第三次嘗試。


這次嘗試,最具代表性的,就是武漢、合肥和廈門三大存儲器基地。這些基地借助國家和地方層面的產(chǎn)業(yè)政策,投入了大量資本(超過2500億人民幣),發(fā)展半導(dǎo)體存儲技術(shù),培養(yǎng)人才。


目前,國內(nèi)在DRAM領(lǐng)域比較有代表性的企業(yè)是合肥長鑫、福建晉華、紫光國芯、兆易創(chuàng)新、北京矽成、東芯半導(dǎo)體、南亞科技(中國臺灣)、華邦電子(中國臺灣)、力積電(中國臺灣)等。


合肥長鑫,是國內(nèi)DRAM存儲芯片的龍頭企業(yè)。他們的DRAM技術(shù)主要來自于已破產(chǎn)的德系DRAM廠商奇夢達(dá),以及日系廠商爾必達(dá)。


2019年9月20日,合肥長鑫宣布中國大陸第一座12英寸DRAM工廠投產(chǎn),并發(fā)布了首個19nm工藝制造的8G DDR4,屬于歷史性突破。


根據(jù)機(jī)構(gòu)預(yù)計,合肥長鑫的產(chǎn)能2022年到2023年將有望達(dá)到12.5萬片。


福建晉華,大家應(yīng)該會有所耳聞。前幾年,他們被美國政府制裁,新聞鬧得很大。


2016年5月,福建晉華與聯(lián)電合作,進(jìn)行利基型DRAM的生產(chǎn)。2017年12月,鎂光指控福建晉華和聯(lián)電盜用了自己的內(nèi)存芯片技術(shù)。2018年1月,福建晉華也就專利侵犯向鎂光提起訴訟。2018年10月,福建晉華被列入出口管制實(shí)體清單。2018年11月,美國司法部又以竊取鎂光商業(yè)機(jī)密為由起訴聯(lián)電和福建晉華。


一番折騰之后,聯(lián)電扛不住了。2019年1月底,聯(lián)電宣布撤出福建晉華DRAM項(xiàng)目。2021年11月,聯(lián)電和鎂光達(dá)成和解。目前,福建晉華方面審查還沒有完整的最終結(jié)果。


結(jié)語


好了,洋洋灑灑寫了那么多,看到這里的都是真愛。


總之,DRAM存儲器是計算機(jī)、手機(jī)等產(chǎn)品的重要組成部分,也是數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施不可或缺的“零件”。


目前,國內(nèi)DRAM存儲器已經(jīng)基本解決了有無的問題。下一步,要解決就是良品率提升的問題,以及產(chǎn)能爬坡問題。在融資能力、產(chǎn)業(yè)鏈配套及人才梯隊(duì)等方面,我們還需要不斷加強(qiáng),謹(jǐn)慎前行。


期待我們能夠早日打破“三強(qiáng)”格局,在DRAM領(lǐng)域占據(jù)更重要的地位。


謝謝大家的耐心觀看!下期,小棗君和大家聊聊FLASH存儲的發(fā)展史,敬請期待!


參考資料


1、《這場DRAM技術(shù)困局誰來破?》,王凱琪,全球半導(dǎo)體觀察;


2、《DRAM江湖之美國演義》,芯光社;


3、《存儲技術(shù)發(fā)展歷程》,謝長生;


4、《DRAM芯片國產(chǎn)化替代進(jìn)程曲折、前途光明》,湘財證券,王攀、王文瑞;


5、《存儲大廠又一次豪賭》,半導(dǎo)體行業(yè)觀察;


6、《存儲芯片行業(yè)研究報告》,國信證券;


7、《國產(chǎn)存儲等待一場革命》,付斌,果殼;


8、《關(guān)于半導(dǎo)體存儲,沒有比這篇更全的了》,芯師爺;


9、《科技簡章035-半導(dǎo)體存儲之閃存》,悟彌津,知乎;



10、百度百科、維基百科相關(guān)詞條。

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