長鑫存儲DRAM產能加快釋放,半導體國產替代加速

長鑫存儲技術有限公司公佈其最新的DRAM技術路線圖,將採用19nm工藝生產4Gb和8GbDDR4,目標在2020年一季度實現商業化生產。目前長鑫月產能約為2萬片,規劃到2020年底晶圓月產能將達12萬片。另外,長鑫存儲計劃再建兩座DRAM晶圓廠。

從長鑫存儲DRAM技術發展的路線規劃來看,其研發的產品線包括DDR4、LPDDR4X、DDR5以及LPDDR5、GDDR6,產品發展線路與三星、SK海力士、美光等國際大廠DRAM發展大體一致。

長鑫存儲DRAM產能加快釋放,半導體國產替代加速

存儲器是電子設備中用於存儲數據、指令和程序的部件,主要包括內存(DRAM)和閃存(NAND)等產品,是智能手機、PC、服務器等電子設備的核心組成部分。

數據量的高速增長有望直接推動存儲器市場的發展,2018年,全球存儲器市場規模約1579.67億美元,同比增長27.42%,存儲器已成為全球半導體市場的第一大細分市場和增長的主要驅動力之一。

全球存儲器市場的集中度非常高,在存儲芯片市場中,呈現出典型的寡頭壟斷格局。根據DRAMexchange數據顯示,2018年全球DRAM市場中三星、SK海力士、美光全球市佔率分別達到44%、29%、22%,三家公司合計佔全球市場的95%,全球DRAM市場基本為三家壟斷;而全球NAND存儲市場整體上集中度稍低於DRAM市場,但是仍然為幾大IDM龍頭所掌控,三星、東芝、美光、西部數據、SK海力士、英特爾的市場佔有率分別為35%、19%、13%、15%、10%、7%,前六家公司合計全球市佔率高達99%。

DRAM,即動態隨機訪問存儲器,在存儲器市場中佔據半壁江山,達53%。全球DRAM產能和投片量在2010年—2013年間有一陣明顯的洗牌。2010年40nm製程DRAM產品開始進入主流市場,在隨後三年裡製程工藝前沿快速提升到20nm。

DRAM位元供給的增長來源以工藝進步帶來的密度提升為主,以產能擴張帶來的投片量提升為輔。但是近年來DRAM在進入20nm製程以後,製程提升開始遇到瓶頸,主流廠商出於成本和研發難度的考慮,對1Xnm及以下製程的開發應用比較謹慎。目前三星、美光、海力士正在從20nm向18nm艱難挺進,中國臺灣廠商除南亞科外仍主要採用38nm製程。製程推進放緩和存儲密度增速降低直接導致DRAM綜合位元供給增速下降。

2016年,我國的長江存儲、合肥長鑫、福建晉華三個存儲器項目啟動。福建晉華因為遭遇美國技術禁售,發展停滯。目前,長江存儲重點發展NANDFlash,2019年9月,長江存儲開始量產基於Xtacking架構的64層256GbTLC3DNAND閃存,以滿足固態硬盤、嵌入式存儲等主流市場應用需求。合肥長鑫專注發展DRAM。

根據長江存儲、合肥長鑫的投資規劃,長江存儲一期產品為3DNAND,預計到2020年形成月產能30萬片的生產規模;到2030年將建成月產能100萬片的生產規模。合肥長鑫預計2020年開始規劃二廠建設;2021年則完成17nn的研發。

受益於下游智能手機、AI、數據中心、汽車、物聯網等多領域應用持續放大,DRAM和NAND為主導的存儲芯片仍將保持高速增長。前瞻經濟研究院預測,2017-2021年,DRAM需求的複合年增長率將達20%,NAND需求複合年增長率將達40-45%。

近幾年中國數據中心建設增多,服務器使用量逐步上升,帶動了服務器型DRAM產品的銷售。2018年,我國DRAM行業市場規模達到3422.7億元,增長率達到35.5%。隨著5G時代的來臨,存儲的數據量將呈現指數級增長。5G的快速發展為半導體行業帶來巨大發展機遇。5G數據傳輸速度的飛躍式提升和海量設備的互聯互通,將使電子設備產生的數據量高速提升。整機廠商供應鏈的國產化,也為半導體產業帶來市場空間。

為推動集成電路產業加速發展,早前國務院發佈實施了《國家集成電路產業推進綱要》,旨在充分發揮國內市場優勢,營造良好發展環境,激發企業活力和創造力,努力實現集成電路產業跨越式發展。該綱要是近幾年以來我國集成電路行業最主要的政策之一。

目前中國大陸晶圓廠的建設週期在2018-2021年,合計投資總額達到10,026億元,年均投資達到2,500億元以上;其中,國資背景的晶圓廠合計投資金額達到7,744億元,年均投資達到1,900億元以上,佔比超過75%,國內晶圓廠建設正處於投建高峰期,將帶動整個產業鏈發展。

長鑫存儲DRAM產能加快釋放,半導體國產替代加速

隨著國際產能不斷向我國大陸地區轉移,英特爾(Intel)、三星(Samsung)等國際大廠陸續在中國大陸投資建廠,同時在集成電路產業投資基金的引導下,我國大陸集成電路生產線建設熱情高漲,中國大陸對半導體設備的需求巨大。根據SEMI統計,2018年我國大陸地區半導體專用設備銷售規模達到128億美元,超過中國臺灣地區成為全球第二大市場,SEMI預計未來我國大陸地區半導體專用設備市場仍將保持增長態勢,2020年市場規模將達170.6億美元。

作為大部分的電子產品中的核心單元主要材料,半導體在消費電子、通信系統、醫療儀器等領域有廣泛應用。完整的半導體產業鏈包括半導體設計公司、半導體制造公司、半導體封測公司和半導體設備與材料公司,其中,半導體設備的主要應用階段為半導體的製造與封測工藝流程。半導體的製造工藝流程包括晶圓製造、晶圓加工和封裝測試三個部分。

不同過程所需投資額以及相應半導體設備不同。根據Gartner和SEMI等機構的統計,按工程投資分類潔淨室投資佔比約為20-30%左右,其餘的70%主要為半導體相關設備採購。其中晶圓加工環節(即賦予晶圓相應的電學特性)所需設備投資價值佔比最高,約佔80%左右。

封裝測試環節和晶圓製造環節受先進製程工藝影響較小,對於設備精度需求相對較低,因此所需設備投資價值量佔比較低,分別為20%和0.5%。晶圓加工環節設備又可進一步分為刻蝕設備、光刻設備、薄膜沉積設備、化學機械拋光設備、檢測設備和其他沉積設備等。根據SEMI的統計,其中刻蝕設備投資佔比第一,2017年佔晶圓加工環節設備銷售額的24%。

長鑫存儲DRAM產能加快釋放,半導體國產替代加速

新興領域推動未來DRAM需求高速增長。基於互聯網數據中心(IDC)、移動電子、汽車電子、物聯網等領域的需求增長,未來DRAM市場將持續增長,根據ICInsights預測2019年DRAM市場規模突破1000億美元;美光預測2017~2021年DRAM需求量的CAGR將達到20%。

伴隨全球信息化、網絡化和知識經濟的迅速發展以及半導體下游應用領域的不斷拓展,近年來全球半導體銷售額保持穩定增長。根據世界半導體貿易統計協會(WSTS)統計數據,全球半導體銷售額由2010年的2,983.15億美元增長至2018年的4,687.78億美元,年複合增長率達5.81%。

在中國半導體產業逐步實現從下游市場到“核芯”突破的過程中,半導體國產替代有望加速推進。


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