存储芯片是什么?怎么没有听说存储芯片被卡脖子?

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目前整个芯片领域可以分为逻辑芯片、存储芯片、半导体代工三大块。

  • 逻辑芯片:比较复杂,整个生态都被美国把控,比如英特尔、英伟达,短期内我国仍将处于被卡脖子状态;

  • 半导体代工:这块也是由台积电和三星把控,作为中国芯片代工领域“全村的希望”,中芯国际目前落后前二者2代左右,还在苦苦挣扎着7nm工艺的商用;
  • 存储芯片:相对于逻辑芯片来讲内部实现比较简单,而且是个体量超过2000亿美元的大产业,是这三大块里面我国最容易实现弯道超车的。

存储芯片相对逻辑芯片比较简单,不存在技术鸿沟

逻辑芯片是人类科技的皇冠,其内部结构非常复杂,美国之所以持续霸占着逻辑芯片的制高点,是因为芯片的底层架构(如X86、ARM及大量IP专利)、芯片设计能力(如高通、英特尔)、EDA工具(指芯片设计仿真软件)、操作系统(安卓、Windows)这四部分全部被美国牢牢攥在手里,离开了这四块,逻辑芯片的发展就举步维艰受制于人,所以中国更多是跟随者的角色,短期内想超车实在太难。

存储芯片则不同,说白了就是让一堆内存能正常存储和访问数据,一般由译码驱动电路、存储矩阵、读写电路、地址线、数据线、控制线、片选线等模块组成,所以逻辑比较简单,不存在那么大的技术鸿沟。作为全世界最大的存储芯片消费市场,中国必须抓住机遇,快速实现弯道超车。

中国存储芯片现状

存储芯片主要分为DRAM和NAND Flash两类,全球市场上主要被美日韩三个国家占据,如在 DRAM 内存上,三星、SK 海力士和镁光三家占据着近乎 95%的市场。而在 NAND Flash上,三星、海力士、镁光、东芝、西数 、闪迪都是消费者和企业的主流选择。作为世界上最大的存储芯片消费国,中国每年要从国外进口超过900亿美元的存储芯片。

为了解决自给率不足的问题,中国政府近些年加大了对存储芯片市场的扶持,目前国内的龙头企业主要有三家,一是长江存储,二是兆易创新与合肥合作的合肥长鑫,三是联电与福建省合作的福建晋华,由于起步较晚,三家企业目前仍然在追赶中,不过近两年来已经取到了不错的成绩:

(1)2019年9月底,合肥长鑫宣布正式量产DDR4内存,成为第一个国产内存供应商,长鑫国产内存项目有三期,第一期投资约为72亿美元,预计产能就有12.5万片晶圆/月,占到全球内存芯片产能的10%;

(2)2020年4月13日,长江存储宣布128层QLC 3D NAND闪存研发成功,型号为X2-6070,这是业内首款128层QLC规格的3D NAND闪存,具有大容量、高密度等特点,适合于读取密集型应用,作为闪存行业的新人,长江存储用短短3年时间实现了从32层到64层再到128层的跨越。

超车之路并不平坦

需要警醒的是,为了打击中国半导体产业的崛起之势,美国会想尽一切办法进行打压。典型的事件就是国内存储芯片三巨头之一福建晋华被美制裁事件:2018年10月30日,美国商务部宣布,对福建晋华集成电路有限公司实施禁售令,禁止美国企业向后者出售技术和产品,称福建晋华涉及违反美国国家安全利益的行为。处于打压制裁之下的福建晋华日子并不好过,很有可能退出内存芯片领域,不排除美国后续会对其他存储芯片企业进行打压。

综上,相比于逻辑芯片,存储芯片市场的需求更大、技术门槛相对较低,是一个值得重点发力突破的方向。虽然目前存储芯片市场仍然被美日韩霸占,但是中国企业已经初具规模并且有了一些成绩。当然,崛起之路肯定会受到美日韩的打压,我们希望中国企业能够愈挫愈勇,在3-5年以后,实现存储芯片的自给自足。


科技民兵


存储芯片主要包括DRAM芯片和NAND芯片,这个行业确实是拼制造,但并不意味着我们不会被卡脖子。我国投资370亿元之巨的福建晋华,主要制造DRAM芯片,在2018年10月30日被美国商务部列入“实体清单”,至今前途未卜。

今天我到晋华的官网去逛了逛,发现“大事记”的时间线停在了2018年10月20日,也就是试产运行之日,至今1年半过去,就没有量产的消息传出。

公司产品页一片空白,“网页建设中”五个字信息量太大了。

在外界的印象中,CPU、GPU、基带等芯片既有专利垒起的高门槛,又有市场生态筑就的强大护城河,而存储芯片是一种标准产品,结构就是存储单元整列,拼的是制造,根本不用考虑市场生态,似乎只要敢烧钱、肯烧钱,没有做不成的,日本和韩国就是这么发家的。

这么想还真是大错特错。

日本在存储芯片产业上能吊打美国,除了肯烧钱,还因为遇上了好时候,DRAM芯片产业刚刚起步,美日企业站在一条起跑线上;韩国能在存储芯片产业上后来居上,除了肯烧钱,也是遇上了好时候,一方面美日正发生贸易摩擦,韩国的存储产业得到美国扶持,同时日本资产泡沫破灭,削弱了日企的竞争力,恰到好处地承接了存储芯片产业的转移。

我国起步时,上述这些优势都不具备,劣势倒不少。

2018年10月26日,中国存储器产业联盟成立大会暨第一次会员大会在武汉召开,存储器联盟理事单位包括长江存储、合肥长鑫和福建晋华三家公司。

6天前福建晋华刚开始试产投片,存储器产业联盟成立大会有点庆贺的意思,但出人意料的是,4天后,福建晋华被美商务部列入“实体清单”,相当于襁褓中的婴儿被卡住了脖子。

国产存储芯片厂商在专利布局上处于弱势地位

在2010年前,全球存储芯片行业洗牌完毕,欧洲、日本企业基本出局,美国、韩国确立了强势地位,数十家存储芯片企业要么倒闭、要么被收购,使得存储芯片的专利基本集中到美光、三星和SK海力士三巨头手中。

从下图三巨头的专利申请量走势图可以看出,1997年到2010年间,存储芯片专利出现一个爆发期,2010年之后,三巨头专利申请量急剧下降,表明市场垄断已经形成。中国集成电路知识产权联盟发布的《集成电路专利态势报告》表明,在DRAM领域,中国企业的专利申请量仅占4%,而日、美、韩占比达到76%。

这数十倍的专利差距,使得后来者根本没有弯道超车的机会。

半导体设备基本被日美垄断,成为套在国产存储芯片企业头上的紧箍咒。

下图是网上流传的晋华存储器生产设备采购清单,可以看出,清一色的日本、美国企业。

实际上,全球前10大半导体设备公司,美国占了5个,日本有4个,欧洲1个。这就意味着,人家一断供,没有生产设备,钱再多,你也生产不了先进存储芯片。

总之,看起来没有CPU等逻辑芯片复杂的存储芯片,对目前的我国来说,仍然是一块硬骨头,还需要多多努力。


魔铁的世界


存储芯片有很多种,目前大家最熟悉的主要有两种,一种是DRAM芯片,用于电脑、手机的内存的,一种是NAND芯片,用于电脑、手机等的存储空间即硬盘的。

一、为什么存储芯片没有卡脖子?

为什么我们的存储芯片不会被卡脖子?因为目前存储芯片的厂商主要是韩国厂商。以DRAM芯片为例,三星、SK海力士2家巨无霸占了全球70%以上的DARM内存市场。

而在NAND领域,美光、三星、SK海力士、西数占了全球90%多的NAND闪存市场。而我们知道目前真正卡脖子的领域主要是美国垄断的领域,而韩国对于中国市场相当依赖的,也不会轻易卡脖子,韩国靠这个赚钱的。

二、国内的存储芯片如何了?

当然,国外不卡我们的脖子,并不意味着就高枕无忧了,还是要自己有才行,那么国内存储芯片如何了?

按照之前机构的数据,预估国产内存在全球存储器DRAM+NAND半导体市场份额在 2022年应该不会超过 5%,在4%左右,而2025年预计可达12%。

其中,长鑫2019年底的时候大约是月产能2万片/月,而三期全部建设之后,产能将达到36万片每月,时间节点大约也是在2023年,而36万片每月的产能,预计也将占到全球20%左右的份额,成为第四大DRAM厂商。

长江存储现在的产能约在2万片每月,到2020年底预计达到7万片每月,这个产能和英特尔基本相当了,而到2023年要达到30万片每月,一旦实现,则能拿下全球20%的份额,成为全球第三大NAND内存厂了。

当然,以上只是计划,有时候计划赶不上变化,你懂的。


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