工业和信息化部主管 中国电子报社主办
收藏本站投稿

半导体

明年起面临艰难时刻 存储器国产化要迈三道坎

中囯已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32纳米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,总计已有5处。

艰难的上马决定

中国半导体业要上马存储器芯片制造,相信大多数人都会持谨慎态度,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?主要有以下几个方面:

其一,未见“新进者”。自上世纪90年代之后,全球存储器制造厂商未见一家“新进者”,其间奇梦达倒闭,美光兼并了尔必达,导致在DRAM领域全球仅存三家企业:三星、海力士与美光(中国台湾地区的多家加起来占5%%,可以忽略不计);NAND闪存仅存四个联合体:三星、东芝与西数、海力士及美光与英特尔,其中三星占垄断地位,2017年它的DRAM占全球的45.8%%,NAND占37%%。

其二,周期起伏。存储器行业基本“规律”是盈利一年,亏损两年,而三星是个例外,它独霸天下,善于逆向投资。依Gartner预测,2017年全球存储器增长64.3%%,约1200亿美元,而2018增长13.7%%,2019年下降12.9%%,2020年再下降10.2%%。

其三,投资大。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,这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)与存储器之中二选一。众所周知,处理器我们已经投入近20年,龙芯的结果是有成绩,但是难以推广应用。所以选择存储器是众望所归,虽然难度很大,多数人在开始时表示犹豫,但如今“木已成舟”,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:技术、成本与价格、专利。

从态势分析,对于第一个难关,突破技术难点,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。

预计最困难的是第二个难关,产能爬坡,进入拼产品成本与价格的阶段。这两者联在一起、相辅相成,当成本增大时,产能爬坡的速率一定会放缓,很难马上扩充至5万到10万片。因为与对手相比,在通线时我们的产能仅为5000至1万片,对手已超过10万片,且其成品率近90%%,而我们的成品率约为70%%~80%%:三星64层3D NAND已经量产,我们尚在32层;三星的折旧在30%%或者以下,而我们可能大于50%%;它们的线宽更小,每个12英寸硅片可能有900个管芯,而我们仅为800个或更少……所以不容置疑,成本差异非常明显,因此,要看我们的企业从资金方面能够忍受多长时间的亏损。

从这点看,中国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,近期已有多方的“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出招,这是中国半导体业成长必须付出的代价。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。中国半导体业一定要重视知识产权保护,这是迈向全球化的必由之路。

对手们正虎视眈眈地注视着我们,他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,即使打不败我们,也要拖跨我们。另一个更凶狠的招数是“打价格战”,让我们的产品变成库存而无法售出。所以这一仗十分艰难,要提前做好他们会非理性出牌的预案。除了资金上能够持续不断地支持外,还要充分利用好市场在中囯这一优势。

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。

突破存储器产业的思考

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的立场,既然是箭已出弦,那就一定要努力达成目标,它对于中国半导体业会产生深远的影响。

1.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。中国半导体业地位独特,现阶段其芯片制造大都采用代工模式,缺乏自有产品,仅有的fabless又十分“偏科”,仅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进入IDM模式,解决部分影响自身需求的最关键产品,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,它的难点与市场的关联更为紧密。因为IDM的产品要能满足市场需求,而代工仅是提供工艺条件让客户来加工。正因为IDM有自己的产品,因此就存在库存的风险,还需要与竞争对手持续比拼实力。全球许多著名大厂几乎都采用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,具有里程碑意义。

2.国产化

国产化十分重要,因为到目前为止,西方国家仍对中国采用禁运手段。从国家安全角度出发,中国半导体一定要有部分关键的IC产品能替代进口并能出口,哪怕只有5%%~10%%的产品是西方国家一定要购买中国生产的,这样双方才可以互相依赖,调节平衡。

许多文章中经常提到的国产化率,如2020年达40%%、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非常大。如果这样,即使2025年国产化率已经达到70%%,它又有什么现实意义?存储器产品对于提高国产化率并替代进口前景广阔。

3.对紫光开工三家存储器基地的一些看法

紫光愿意承担中国存储器业发展的责任,它的董事长赵伟国有企业家的担当,值得尊敬。而从中国存储器业发展的层面看,国家需要紫光,因为若以国有资金为主导,其机制无法适应存储器变化快的市场特征,否则武汉新芯也不会邀约紫光入股,并让它当大股东。

从侧面观察,中国最大的芯片制造厂,中芯国际经过16年的积累,销售额也仅有30亿美元,因而迫切需要探索一种新的模式,由终端企业带动制造业可能是其中的方法之一。但是之前多家终端企业曾试图突破,结果并不成功,这反映出芯片制造有难度,并具有独特的规律。

如今紫光声称要采用前人从未用过的方法,包括用资本运作来积累发展资金,以及采用兼并方式来推动产业进步,近期又声称要加强研发。尽管业界有些半信半疑,但是观察近3年来紫光的实践,至少尚“有些模样”。

业界担心的是投资高达1000亿美元,同时上马三个基地,包括武汉、南京和成都,好像太过于自信,也没有必要,而且投资金额与投资的实效并非一定成正比。因为在中国的现行条件下,“存储器业不是愿意砸大钱,就一定能成功”,三星的经验并不一定适用于中国,而且更不知道钱在哪里。现在的紫光靠名声可以融到部分资金,未来则主要依靠业绩,这是产业发展的正常规律。

业界曾有质疑,紫光是一家企业,它承担存储器业发展的责任,能持久下去吗?我的粗浅认识是紫光愿意探索一条新路,这对产业发展很有利,也十分需要,因此首先要表示欢迎,并支持它,不该批评与阻止它。如今按紫光董事长赵伟国的说法,大约有5年时间就可以站稳脚跟,而按我的观察哪怕再增加2到3年,若能坚持下来就是成功的表现,就会对中国存储器业发展作出巨大的贡献。

中国上马存储器芯片制造在全球引起的反响,恐怕在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,但是必须认真对待,重视知识产权的保护,并努力加快研发的进程。

延伸阅读

存储器发展现状

全球存储器的现状,以下提供些比较关键的数据,以月产能为例,依2017年年初统计,DRAM方面,三星月产能12英寸40万片,海力士30万片,美光33万片;NAND闪存,三星为40万片,海力士为21万片,美光与Intel为27万片,东芝与西数(原闪廸)为49万片。总计全球存储器的月产能约为12英寸硅片240万片。

三星的平泽厂取名Fab18,2017年第二季度量产,生产第四代64层3D NAND闪存,第一阶段月产能为4万到5万片,占生产线设计产能20万片的1/4,投资金额为27.2亿~31.7亿美元。

目前三星的西安厂量产64层3D NAND闪存,每个12英寸硅片约有780个256GB的管芯,当平均成品率达85%%时,成本估计每个为3美元,相当于主流2D NAND工艺16Gb容量的价格。

而20纳米的DDR4 8Gb,每个12英寸硅片约有950~1100个管芯,当成品率也为85%%时,每个12英寸晶圆成本为1450美元,计及封装与测试成本后,每个管芯的成本为1.79~2.24美元。

所以,未来无论是3D NAND还是DRAM,比拼的是每颗管芯的成本,显然成本的压力很大。

有人认为中国的国力是韩国的6倍以上,因此若比赛耗国力中国一定能胜利,此话是正确的。然而多家存储器企业都要依赖国家资金来弥补亏损,可能也不现实,因为谁也无法预测最终结果会是什么样。

观察影响中国芯片制造业发展的因素,除了技术、人才及资金之外,尚面临内外两个关键问题:一个是西方的阻挠,它们采用控制尖端人才流出以及阻止国际兼并等方法,加上不定时地用瓦圣纳条约进行干扰;另一个是产业大环境需要改善,即要解决诸多产业发展中的结构性矛盾。由于其中一个不掌握在自己手中,另一个涉及国家改革总的进程,所以中国在发展存储器的道路上不会很平坦,要有长期奋战的决心与勇气。

责任编辑:陈炳欣


声明

1、本站遵循行业规范,任何转载的稿件都会明确标注作者和来源;2、本站的原创文章,请转载时务必注明文章作者和来源,不尊重原创的行为我们将追究责任;3、作者投稿可能会经我们编辑修改或补充;4、如本站的文章或图片存在版权,请拨打电话010-88558835进行联系,我们将第一时间处理。

相关链接

视频

专题

聚焦2021年全国两会

3月5日,第十三届全国人民代表大会第四次会议在北京人民大会堂开幕。党和国家领导人习近平、李克强、汪洋、王沪宁、赵乐际、韩正、王岐山等出席,栗战书主持大会。初春的北京,处处生机盎然。第十三届全国人民代表大会第四次会议5日上午在人民大会堂开幕。近3000名全国人大代表肩负人民重托出席大会,认真履行宪法和法律赋予的神圣职责。

2021年全国工业和信息化工作会议

12月28-29日,全国工业和信息化工作会议在京召开。会议以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,全面贯彻党的十九大和十九届二中、三中、四中、五中全会精神,认真落实习近平总书记重要指示批示精神和中央经济工作会议部署,总结2020年工业和信息化工作,分析形势,部署2021年重点工作。工业和信息化部党组书记、部长肖亚庆作工作报告。

2020年中国家电市场报告

3月22日,中国电子信息产业发展研究院发布了《2020年中国家电市场报告》(以下简称《报告》)。《报告》显示,2020年,我国家电市场零售额规模达到8333亿元,在疫情冲击之下显示出较强的韧性;电商渠道对家电零售的贡献率首次超过50%,网络零售对家电消费的促进作用进一步提升;高端产品、生活家电大幅增长,有效促进了消费升级和产业转型。

世界超高清视频(4K/8K)产业发展大会

会议

2020世界显示产业大会

11月20日,由工业和信息化部、安徽省人民政府共同主办的2020世界显示产业大会在合肥市举行。在开幕式上,工业和信息化部部长肖亚庆、韩国驻华大使张夏成发表视频致辞。安徽省委副书记、省长李国英,工业和信息化部副部长王志军出席开幕式并致辞。

2020世界超高清视频(4K/8K)产业发展大会

11月2日,由工业和信息化部、国家广播电视总局、中央广播电视总台、广东省人民政府共同主办的2020世界超高清视频(4K/8K)产业发展大会在广州市召开。广东省委书记李希出席开幕式,省长马兴瑞出席并致辞。国家广播电视总局局长聂辰席、工业和信息化部副部长王志军、中央广播电视总台副台长蒋希伟出席开幕式并致辞。

2020世界VR产业大会云峰会

10月19日—20日,由工业和信息化部、江西省人民政府主办的2020世界VR产业大会云峰会在南昌举行。在10月19日的开幕式上,中共中央政治局委员、国务院副总理刘鹤发来书面致辞。江西省委常委、南昌市委书记吴晓军,工业和信息化部副部长王志军,江西省委书记、省人大常委会主任刘奇先后致辞。开幕式由江西省委副书记、省长易炼红主持。

世界显示产业大会

本周排行