中国存储器行业发展之路详解

存储技术

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中国上马存储器芯片制造引起全球的反响,恐怕2019年及之后会揭开面纱,露出“真容”。它对于中国半导体业具里程碑意义,实质上是为了实现产业“自主可控”目标打下扎实基础,所以“气只可鼓,不可泄”。尽管面临的困难尚很大,但是必须要认真去对待,重视知识产权的保护,并努力加强研发的进程。

中囯己有三家企业向存储器芯片制造发起冲锋,分别是武汉长江存储的32层3D NAND闪存;福建晋华的是32纳米的DRAM利基型产品;以及合肥长鑫(睿力)的19纳米 DRAM。而且三家都声称2018年底前将实现试产,开通生产线。

如果再计及紫光分别在南京和成都刚宣布再建两个存储器基地,总计己有五家企业。 艰难的上马决定 中国半导体业要上马存储器芯片制造,当时大多数人持谨慎态度,不是看轻自己,而是存储器业的竞争太激烈。

存储器业究竟难在那里?可能有如下几个主要方面:

未见有“新进者”

自上世纪90年代之后,全球存储器制造厂商未见有一家“新进者”,其间奇梦达倒闭,及美光兼并了尔必达,导致在DRAM领域全球仅存三家,包括三星、海力士与美光(中国***地区的多家加起来占5%,可以忽略不计)以及NAND闪存仅存四个联合体,包括三星、东芝与西数、海力士及美光与英特尔,其中三星居垄断地位,2017年它的DRAM 占全球的45.8%及NAND占37%。

周期起伏

存储器业基本上的“规律”是盈利一年,亏损两年,而三星是个例外,它独霸天下,善于作逆向投资。如依Gartner数据,2017年全球存储器增长64.3%,达约1200亿美元,而2018年增长13.7%,及2019年下降12.9%,2020年再下降10.2%。

投资大,拼的是产能与成本

由于存储器产品的特殊性,它的设计相对简单,因此产品的线宽、产能、成品率与折旧,成为成本的最大项目。任何新进者,由于产能爬坡,折旧等因素几乎无法与三星等相匹敌,所以即便舍得投入巨资,恐怕也难以取胜,其中还有专利等问题。

中国半导体业面临艰难的抉择,现实的方案是可能在处理器(CPU)与存储器两者之中选一,众所周知,处理器己经投入近20年,龙芯的结果是有成绩,但是难予推广应用。所以只能选择存储器是众望所归,仅是感觉难度太大,多数人在开始时表示犹豫而己。如今“木己成舟”,只能齐心协力,努力拼搏向前。

困难在2019年及之后 对于中国上马存储器制造,可能会面临三个主要难关:1) 突破技术关; 2) 拼成本与价格; 3) 专利纠纷。

从态势分析,其中突破技术关,成功试产,对于中国存储器厂商可能都不是问题,显然2018年相比2017年的投资压力会增大。

预期最困难的是第二个难关,开始产能的爬坡,以及拼产品的成本与价格阶段。它们两者联在一起,当成本差异大时,产能爬坡的速率一定会放缓,很难马上扩充产能达到50,000-100,000片。因为与对手相比较,在通线时我们的产能仅5,000至10,000片,对手己是超过100,000片,它的成品率近90%,而我们可能在70-80%。三星己经64层 3D NAND量产,我们可能尚在32层,它的折旧在30%,或者以下,而我们可能大於50%,以及它们的线宽尺寸小,每个12英寸硅片可能有900个管芯,而我们仅800个,或更少等。所以不容怀疑成本差异是非常明显,要看我们的企业从资金方面能够忍受多长时间的亏损。

所以对于中国的存储器业最艰难的时刻应该在2019年,或者之后。

第三个难关是专利纠纷,近期己有多方的“空气”说,中国做DRAM怎么能不踩专利的“红线”,而且不可预测对手会如何与您开打,这是中国半导体业成长必须要支付的“代价”。因此从现在开始就要准备专利方面的律师及材料,迎接战斗。

对于知识产权保护中国半导体业一定要给予足够的重视,也是迈向全球化的必由之路。

因为对手们正虎视眈眈的监视着我们,它们通常会采用两个利器,一个是“专利棒”,它们的目的首先是要彻底打垮我们,然后即便打不败我们,也要拖跨我们。另一个更兇狠的是“打价格战”,让我们的产品变成库存而无法售出。所以这一仗是十分艰难,要提前做好它们会非理性出牌的预案,显然除了资金上能够持续之外,要充分利用好市场在中囯的优势。

近期三星,美光、海力士、英特尔以及东芝都纷纷开始扩充产能,不是个好兆头,据说它们的目的之一都是为了应对中国的存储器业崛起。

突破存储器的思考 此次攻克存储器的风险很大,成功与否目前尚不可预言,但是站在中囯半导体业立场,既然是箭己出弦,势在疾发,那就一定要努力去达成,它对于中国半导体业会产生深远的影响。

IDM模式的尝试

为什么中国一定要涉足IDM模式,它与要实现产业的“自主可控”目标紧密相关。由于中国半导体业处于独特的地位,而现阶段它的芯片制造大都采用代工模式,缺乏自有的产品,仅有的fabless又十分偏科,集中于手机处理器等领域,所以要实现产业的“自主可控”目标必须迅速迈入IDM模式,解决部分影响自身需求最关键的产品,因此存储器芯片首先列入候选清单之中。

之前中国也有自己的IDM,如杭州士兰微电子等,但由于相对弱小,技术的先进性不够,它们尚不能代表中国的芯片制造业水平。

IDM模式有它的特点,并有一定难度,不然中国半导体业早就可以涉足,它的难点与市场化的关连更为紧密。因为IDM的产品要能满足市场的需求,而代工仅是提供工艺条件让客户来选择加工,而正因为IDM有自己的产品,它就有库存的风险,以及与竞争对手是要持续的比拼实力。全球许多著名大厂几乎都是IDM模式,如英特尔做处理器(CPU),三星做DRAM与NAND,NXP做汽车电子,TI做模拟产品等。

所以此次涉足存储器制造采用IDM模式对于中国半导体业是个新的开始,具里程碑意义。

国产化

国产化的概念十分重要,因为至此西方仍对于中国采用禁运手段,从国家安全出发,中国半导体一定要有部分关键的IC产品能替代进口,甚至那怕只有5%-10%的产品是西方一定要购买中国生产的,这样双方就可以互相依赖,调节平衡。

而许多文章中经常采用的所谓“国产化率”,如2020年达40%,及2025年达70%,恐怕需要重新思考,它缺乏正确的定义,即它的分子与分母分别由哪些部分组成可能含义尚很模糊。导致国外与国內的所谓国产化率的数据差异大,如果假设到2025年时“国产化率”己经达到了70%,它具有什么现实的意义?

而存储器产品对于提高国产IC替代应用的前景广阔。

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