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东方佳讯:国产存储器现状以及发展前景分析

2020-06-02 14:22:29

作者:东方佳讯-张建普

随着4G网络的发展成熟,直播、短视频的流行,以智能终端为代表的智能手机热销。而随着手机的热销,对存储器FLSAH、DRAM的需求大大增加。

2020年新提起的中国‘新基建’对数据中心的重视达到了前所未有的高度,数据中心需求的大规模存储器FLASH、DRAM应用持续升温,也带动了存储器市场的持续火爆。种种原因,使得最近几年存储器的市场热度一直处于半导体行业的首位。

据青岛东方佳讯公司的资源部同事调查,存储芯片产业 2019年全球销售额约 1300 亿美元,约占全球半导体市场营收 4150 亿美元的 31.3%。

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然而,在庞大的市场规模下,依赖进口仍然是国内存储芯片产业多来年的发展现状,以 2019 年为例,我国存储芯片进口额为 1000 亿美元,占集成电路进口额 3050 亿美元的 32.7%。市场份额被 SAMSUNG、TOSHIBA、MICRON和 SK 海力士等巨头几乎瓜分殆尽。

存储器分为DRAM(内存芯片)和 FLASH(闪存芯片),拿手机举例,一部入门版的iPhone 11,就配置了4GB DRAM(运行内存)和 64 GB NAND FLASH(闪存)。

一、 Flash国产现状及前景

在现状与困境之下,背负着打破国内存储产业发展困局使命的国内存储企业合肥长鑫、福建晋华、还有以兆易创新和长江存储为代表的紫光系(2016年12月,紫光集团与半导体大基金、湖北国芯和湖北省科投共同出资386亿元设立了长江控股,紫光控股约51%),相继发力。

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FLASH分为NAND Flash(用来存储数据,容量很大,大多以G字节为单位)和NOR Flash(存储代码,容量较小,大多以M字节为单位)。

NAND Flash 作为存储芯片的重要产品之一,是长江存储要重点攻克的领域所在。长江存储的全资子公司武汉新芯主要产品是FLASH的另一个重要的分支--NOR Flash。NOR Flash和DRAM是北京兆易创新的重要产品之一。合肥长鑫的重要产品也是以DRAM为主。

近日,长江存储宣布 128 层 QLC 3D NAND 闪存(X2-6070)研发成功,且已在群联和联芸两家控制器厂的 SSD 上通过验证。X2-6070 是业内首款 128 层 QLC 规格的 3D NAND 闪存。也是我国首款 128 层 3D NAND 闪存芯片,拥有业内已知型号产品中最高单位面积存储密度(QLC,4 bit/cell),最高 I/O 传输速度(1.6G/s)和最高单颗 NAND 闪存芯片容量(1.33Tb),是上一代 64 层单颗芯片容量的 5.33 倍。

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长江存储填补了我国在 3D NAND 闪存芯片领域的空白,它是目前中国唯一能够在该领域实现量产的厂商。尽管起步晚于国际大厂,但长江存储发展迅速,技术水平已跻身全球第一梯队。

128 层的 3D NAND 是当今国际闪存市场的主流技术,众多韩国闪存大厂也刚量产不久。而假设进展顺利,到2020年底长江存储产能有望扩产至7万片/月,接近英特尔的水平。

十年河东,十年河西的存储产业,国产 NAND Flash 迎来了救赎的曙光。

新品的两个亮点 QLC 和 Xtacking 架构,进行一些简要介绍:

QLC 存储方式

NAND 闪存通常可以分为 SLC、MLC、TLC 和 QLC 四类,QLC 是继 TLC(3 bit/cell)后 3D NAND 的第四代存储方式,也是当前最新一代的闪存技术。

NAND 闪存通常可以分为 SLC、MLC、TLC 和 QLC 四类,QLC 是继 TLC(3 bit/cell)后 3D NAND 的第四代存储方式,也是当前最新一代的闪存技术。

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从原理上看,QLC 的每个单元可储存 4 个数据,那就意味着与前三种闪存相比,QLC 闪存可以在同等的 die 面积上,存储更多的数据。拥有成本更低、容量更大、高密更高等特点,适合于读取密集型应用。

Xtacking

采用 Xtacking?可实现在两片独立的晶圆上分别加工外围电路和存储单元。这样的逻辑电路加工工艺,可以让 NAND 获取所期望的高 I/O 接口速度和功能。

当两片晶圆各自完工后,创新的 Xtacking?技术只需一个处理步骤就可通过数百万根金属 VIA(垂直互联通道)将二者键合接通电路。

二、DRAM国产现状及发展前景

三星的DRAM芯片,自2016年6月起,一年半左右时间价格就上涨了130%,帮助三星在2018年营收超过英特尔。而芯片代工的台积电,净利润也稳定在35%以上毫不动摇。

如果中国电子产业不迈出进口替代,即使美国解除了对华为封锁,那我们也谈不上胜利,得到的所谓和平,也不过是短暂停战协定而已。

如何迈出进口替代?道路千万条,芯片第一条!!!

随着国家近10年的布局和以华为为代表的产业升级需求相交汇,三条千亿美金级别的半导体赛道逐渐展开,迈向皮糙肉厚。它们分别是:

1. 中芯国际为中心的代工Foundry赛道

2. 华为海思为中心的Fabless设计赛道

3. 合肥+武汉双中心的存储IDM赛道

韩国产业升级的代表作,是三星拿下存储赛道;中国台湾产业升级的代表作,是台积电拿下制造赛道;而美国芯片产业除了无法撼动的Intel外,实力主要体现在Fabless设计赛道(高通、英伟达、苹果)。而中国大陆产业升级需要拿下哪个?正确答案是:小孩子才做选择,大人全都要。

无论DRAM存储器还是NAND存储器,国内产品的市场占有率都几乎为0。而两组双子星战队正在寻求突破:“合肥长鑫+兆易创新”挑战DRAM领域,“长江存储+紫光集团”挑战NAND领域。

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合肥长鑫的投资规划大约1500亿,主要资金来源是合肥城投。有钱、有人的合肥长鑫,还需要技术。而兆易创新正好映入眼帘。  兆易创新主要产品是小众的存储芯片Nor Flash,技术还是有的。它曾试图收购世界第八大DRAM 商ISSI,但被外部阻挠未成。因此,在做大DRAM的梦想支持下,合肥长鑫和兆易创新在2017年正式牵手。

而在兆易创新的技术之外,合肥长鑫还挖到了一份宝藏。已经破产的DRAM龙头奇梦达,其专利几经辗转后卖给了合肥长鑫,这其中包含一千多万份有关DRAM的技术文件及2.8TB数据。这既是长鑫研发最基本的技术来源,也规避了以后遭遇美光等国际巨头的专利战。

2019年10月,合肥长鑫发布了量产的19nm工艺、8GB DDR4规格内存条,在B站等数码测评区引起了一番好评.

而产能方面,长鑫第一期投资约为72亿美元,预计满载产能有12.5万片晶圆/月。尽管离三星等巨头单月130万片的产量,还有较大差距,但能有突破,实属不易。

万丈高楼平地起,存储芯片基础是设计、制造、封测。前面我们讲述了很多设计、制造,现在来聊一下深科技的存储封测.

三、存储芯片封测国产现状

2015年,深科技收购沛顿科技100%股权,由此切入存储封测领域。目前,公司是国内唯一具有从集成电路高端DRAM/Flash晶元封装测试到模组、成品生产的完整产业链企业,提供从芯片封测、SMT制造、IC组装到芯片销售的自主可控全产业链。

深科技在半导体领域,公司在BGA封测内存芯片(DRAM)方面可直接生产18纳米芯片,NAND Flash可以实现32层芯片14纳米的堆叠技术,具备从芯片封测、SMT制造、IC组装到芯片销售的一站式服务能力。这个封测细分行业在国内名列第一,独一无二!

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深科技是国有控股的最大DRAM内存芯片封装测试公司,DRAM封测年产能3亿颗,公司在存储器DRAM方面具备世界最新一代的产品封测技术。

存储芯片封测国产前景分析

一是深科技将承担长江存储和合肥三鑫两个国家战略项目存储芯片的绝大部份封测及模组份额,这两个国家战略项目未来三年完全达产后对应的封测产值将超过1500亿收入,这将为深科技带来千亿以上的收入。

二是存储封测毛利率高,在不同的品种中一般在15%到40%之间,平均毛利率在30%左右。这个高端存储封测的高毛利率和高利润率将使未来的深科技增加上百亿的净利润。

芯片国产替代任道而重远,向每一位奋斗在半导体行业、尤其是国产存储器行业的工作者致敬。相信上帝不会辜负大家的每一滴汗水,收货的季节正在悄悄的到来。