《電子技術(shù)應(yīng)用》
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新一輪的DRAM資本大戰(zhàn)開(kāi)打,歷史會(huì)重演嗎?

2018-05-14
關(guān)鍵詞: DRAM 存儲(chǔ)器

  繼三星、SK海力士之后,臺(tái)灣南亞科、華邦電和力晶等三家記憶體相關(guān)業(yè)者,都悄悄啟動(dòng)增加資本支出計(jì)劃。隨著業(yè)者「資本支出大戰(zhàn)」再度開(kāi)打,是否會(huì)打破維系已久的產(chǎn)業(yè)平衡默契,導(dǎo)致價(jià)格反轉(zhuǎn),備受關(guān)注。

  其中,主攻記憶體芯片設(shè)計(jì)與制造的南亞科、華邦電今年資本支出都近200億元,南亞科更上調(diào)逾七成至197.1億元,華邦電則為歷史新高的182億元,年增逾二成。

  力晶雖已宣布轉(zhuǎn)型晶圓代工,但仍有不少業(yè)務(wù)來(lái)自為晶豪科、愛(ài)普等記憶體設(shè)計(jì)業(yè)者代工芯片,力晶日前宣布將啟動(dòng)近3,000億元的12吋新廠建設(shè)計(jì)畫(huà),對(duì)產(chǎn)業(yè)影響同受矚目。

  隨著各種電子終端產(chǎn)品對(duì)記憶體需求量增加,各大記憶體廠和市調(diào)機(jī)構(gòu)普遍認(rèn)為,今年DRAM業(yè)仍是大豐收的一年。

  看好記憶體需求強(qiáng)勁,各大廠趁勢(shì)透過(guò)提高資本支出等方式,擴(kuò)大產(chǎn)出,希望能搶到更多商機(jī),也為未來(lái)市場(chǎng)供需失衡狀況埋下隱憂。

  南亞科加碼投資20奈米制程,今年資本支出由原訂的115億元上調(diào)至197.1億元,增幅逾71%,規(guī)劃在明年第2季底前,將20奈米制程月產(chǎn)出提升至4.7萬(wàn)片,也讓南亞科DRAM月產(chǎn)能增至7.3萬(wàn)片。

  這是南亞科在轉(zhuǎn)型專注利基型記憶體市場(chǎng)后,重新擴(kuò)大標(biāo)準(zhǔn)型記憶體,甚至重返伺服器DRAM的一項(xiàng)重要投資行動(dòng)。

  南亞科強(qiáng)調(diào),增加的產(chǎn)出占全球供應(yīng)數(shù)量有限,影響也有限。

  華邦電與力晶也都宣布增加資本支出,力晶并將啟動(dòng)12吋新廠,雖然相關(guān)計(jì)畫(huà)要到2020年才會(huì)完工并陸續(xù)投資,但也隱約透露DRAM廠已有意增產(chǎn),未來(lái)是否會(huì)讓一直處于上漲的DRAM市況,進(jìn)入反轉(zhuǎn)下跌,已成為全球投資人關(guān)注的焦點(diǎn)。

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  會(huì)引致新一輪倒閉潮嗎?

  DRAM這個(gè)市場(chǎng)從來(lái)不是一個(gè)“安分”的市場(chǎng),當(dāng)年英特爾轉(zhuǎn)向做CPU,是當(dāng)時(shí)他所擅長(zhǎng)的DRAM被日本廠商打得毫無(wú)招架之力的“無(wú)奈之舉”,后來(lái)的日本又被韓國(guó)的DRAM鐵錘打得沒(méi)有翻身的機(jī)會(huì)。中間還有中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的DRAM的群起而攻之,但最后卻慘敗而歸?,F(xiàn)在新一輪的DRAM投資戰(zhàn)開(kāi)啟,會(huì)否再現(xiàn)當(dāng)年的DRAM慘況?讓我們?cè)俅位仡櫼幌逻^(guò)去幾十年的DRAM戰(zhàn)爭(zhēng),以此為鑒:

  一、Intel的DRAM崛起

  1968年,時(shí)任仙童總經(jīng)理的鮑勃·諾伊斯,拉著研發(fā)部門(mén)負(fù)責(zé)人戈登·摩爾辭職。從風(fēng)險(xiǎn)投資家阿瑟·洛克那里拉來(lái)250萬(wàn)美元投資,正式成立了英特爾(Intel)公司,洛克出任董事長(zhǎng)。Intel在英文中含有智慧和集成電路的意思,商標(biāo)是花1.5萬(wàn)美元,從一家酒店手里買的。當(dāng)時(shí)公司只有諾伊斯和摩爾兩個(gè)員工,他們招兵買馬時(shí),又從仙童公司挖來(lái)了工藝開(kāi)發(fā)專家安迪·格魯夫,擔(dān)任運(yùn)營(yíng)總監(jiān)。

  英特爾成立之初,繼承了仙童的技術(shù)能力。公司制定的發(fā)展方向是研制晶體管存儲(chǔ)器芯片,這是一個(gè)全新的市場(chǎng)。當(dāng)時(shí)的半導(dǎo)體工藝主要有雙極型晶體管,和場(chǎng)效應(yīng)(MOS)晶體管。這兩項(xiàng)工藝都是仙童的長(zhǎng)項(xiàng)。但是哪一種工藝用來(lái)生產(chǎn)的芯片更好,他們并不清楚。于是公司成立了兩個(gè)研發(fā)小組。1969年4月,雙極型小組推出了64bit容量的靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM)芯片C3101,只能存儲(chǔ)8個(gè)英文字母。這是英特爾的第一個(gè)產(chǎn)品,客戶是霍尼韋爾。

  1969年7月,場(chǎng)效應(yīng)管小組推出了256bit容量的靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器芯片C1101。這是世界第一個(gè)大容量SRAM存儲(chǔ)器?;裟犴f爾很快下達(dá)了訂單。隨后,英特爾研究小組不斷解決生產(chǎn)工藝中的缺陷,于1970年10月,推出了第一個(gè)動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DRAM)芯片C1103,有18個(gè)針腳。容量有1Kbit,售價(jià)僅有10美元,它標(biāo)志著DRAM內(nèi)存時(shí)代的到來(lái)。

  1972年,憑借1K DRAM取得的巨大成功,英特爾已經(jīng)成為一家擁有1000名員工,年收入超過(guò)2300萬(wàn)美元的產(chǎn)業(yè)新貴。C1103也被業(yè)界稱為磁芯存儲(chǔ)器殺手,成為全球最暢銷的半導(dǎo)體芯片。同年IBM在新推出的S370/158大型計(jì)算機(jī)上,也開(kāi)始使用DRAM內(nèi)存。到1974年,英特爾占據(jù)了全球82.9%的DRAM市場(chǎng)份額。

  1973年石油危機(jī)爆發(fā)后,歐美經(jīng)濟(jì)停滯,電腦需求放緩,影響了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。而英特爾在DRAM存儲(chǔ)芯片領(lǐng)域的份額也快速下降。因?yàn)樗麄円齺?lái)了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,主要有德州儀器(TI)、莫斯泰克(Mostek)和日本NEC。

  二、日本的進(jìn)攻

  在1970年代,日本盡管可以生產(chǎn)DRAM內(nèi)存芯片,但是最關(guān)鍵的制程設(shè)備和生產(chǎn)原料要從美國(guó)進(jìn)口。為了補(bǔ)足短板,1976年3月,經(jīng)通產(chǎn)省、自民黨、大藏省多次協(xié)商,日本政府啟動(dòng)了"DRAM制法革新"國(guó)家項(xiàng)目。由日本政府出資320億日元,日立、NEC、富士通、三菱、東芝五大企業(yè)聯(lián)合籌資400億日元??傆?jì)投入720億日元(2.36億美元)為基金,由日本電子綜合研究所,和計(jì)算機(jī)綜合研究所牽頭,設(shè)立國(guó)家性科研機(jī)構(gòu)——“VLSI技術(shù)研究所”(超LSI技術(shù)研究組合)。

  研究所地址就選在,位于川崎市高津區(qū)的NEC中央研究所內(nèi)。日立公司社長(zhǎng)吉山博吉擔(dān)任理事長(zhǎng),根橋正人負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)領(lǐng)導(dǎo),垂井康夫擔(dān)任研究所長(zhǎng),組織800多名技術(shù)精英,共同研制國(guó)產(chǎn)高性能DRAM制程設(shè)備。目標(biāo)是近期突破64K DRAM和256K DRAM的實(shí)用化,遠(yuǎn)期在10-20年內(nèi),實(shí)現(xiàn)1M DRAM的實(shí)用化。(VLSI是超大規(guī)模集成電路的簡(jiǎn)稱)

  在這個(gè)技術(shù)攻關(guān)體系中,日立公司(第一研究室),負(fù)責(zé)電子束掃描裝置與微縮投影紫外線曝光裝置,右高正俊任室長(zhǎng)。富士通公司(第二研究室)研制可變尺寸矩形電子束掃描裝置,中村正任室長(zhǎng)。東芝(第三研究室)負(fù)責(zé)EB掃描裝置與制版復(fù)印裝置,武石喜幸任室長(zhǎng)。電氣綜合研究所(第四研究室)對(duì)硅晶體材料進(jìn)行研究,飯塚隆任室長(zhǎng)。三菱電機(jī)(第五研究室)開(kāi)發(fā)制程技術(shù)與投影曝光裝置,奧泰二任室長(zhǎng)。NEC公司(第六研究室)進(jìn)行產(chǎn)品封裝設(shè)計(jì)、測(cè)試、評(píng)估研究,川路昭任室長(zhǎng)。

  在產(chǎn)業(yè)化方面,日本政府為半導(dǎo)體企業(yè),提供了高達(dá)16億美元的巨額資金,包括稅賦減免、低息貸款等資金扶持政策,幫助日本企業(yè)打造DRAM集成電路產(chǎn)業(yè)群。到1978年,日本富士通公司,研制成功64K DRAM大規(guī)模集成電路。美國(guó)IBM、莫斯泰克、德州儀器也在同時(shí)發(fā)布了產(chǎn)品。這一年,由于日本64K動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DRAM)開(kāi)始打入國(guó)際市場(chǎng),集成電路的出口迅速增加。

  1980年,日本VLSI聯(lián)合研發(fā)體,宣告完成為期四年的“VLSI”項(xiàng)目。期間申請(qǐng)的實(shí)用新型專利和商業(yè)專利,達(dá)到1210件和347件。研發(fā)的主要成果包括各型電子束曝光裝置,采用紫外線、X射線、電子束的各型制版復(fù)印裝置、干式蝕刻裝置等,取得了引人注目的成果。針對(duì)難度大的高風(fēng)險(xiǎn)研究課題,VLSI項(xiàng)目采用多個(gè)實(shí)驗(yàn)室群起圍攻的方式,調(diào)動(dòng)各單位進(jìn)行良性競(jìng)爭(zhēng),保證研發(fā)成功率。各企業(yè)的技術(shù)整合,保證了DRAM量產(chǎn)成功率,奠定了日本在DRAM市場(chǎng)的霸主地位。

  1982年,美國(guó)50家半導(dǎo)體企業(yè)秘密結(jié)成技術(shù)共享聯(lián)盟,避免資金人力重復(fù)投資。可是這些合作項(xiàng)目剛剛啟動(dòng),就傳來(lái)了壞消息。美國(guó)剛剛研制出256K DRAM內(nèi)存,而日本富士通、日立的256K DRAM已經(jīng)批量上市。1983年間,銷售256K內(nèi)存的公司中,除了富士通、日立、三菱、NEC、東芝之外,只有一家摩托羅拉是美國(guó)公司。光是NEC九州工廠的256K DRAM月產(chǎn)量,就高達(dá)300萬(wàn)塊。日本廠商開(kāi)出的海量產(chǎn)能,導(dǎo)致這一年DRAM價(jià)格暴跌了70%。內(nèi)存價(jià)格暴跌,使得正在跟進(jìn)投資更新技術(shù)設(shè)備的美國(guó)企業(yè),普遍陷入巨額虧損狀態(tài)。難以承受虧損的美國(guó)企業(yè),紛紛退出DRAM市場(chǎng),又進(jìn)一步加強(qiáng)了日本廠商的優(yōu)勢(shì)地位。

  三、韓國(guó)廠商的收割

  1983年2月,三星集團(tuán)創(chuàng)始人李秉喆在東京發(fā)表宣言:宣布三星集團(tuán)正式進(jìn)軍半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),并準(zhǔn)備出資1000億韓元(約1.33億美元),執(zhí)行這項(xiàng)計(jì)劃。在此之前,三星已經(jīng)建立半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室,并聚焦在DRAM領(lǐng)域。三星之所以選擇DRAM,是考慮到在所有存儲(chǔ)產(chǎn)品中,DRAM的應(yīng)用范圍和市場(chǎng)潛力最大。但是從技術(shù)領(lǐng)域看,三星當(dāng)時(shí)存在著巨大的技術(shù)鴻溝。如何獲得先進(jìn)核心技術(shù)呢?三星嘗試從國(guó)外引進(jìn)技術(shù),連續(xù)遭到美國(guó)德州儀器、摩托羅拉、日本NEC、東芝、日立等公司的拒絕。

  最終,三星通過(guò)美國(guó)幾家陷入困境的小型半導(dǎo)體公司找到門(mén)路。當(dāng)時(shí)美國(guó)鎂光科技規(guī)模還很小,已經(jīng)被日本廉價(jià)DRAM擠壓得喘不過(guò)氣,還要投錢研發(fā)256K DRAM產(chǎn)品。于是鎂光將64K DRAM的技術(shù)授權(quán)給了韓國(guó)三星。三星又從加州西翠克斯(CITRIX)公司買到了高速處理金屬氧化物的設(shè)計(jì)。

  獲得兩家美國(guó)公司技術(shù)后,三星分別在美國(guó)硅谷和漢城南部30公里的龍仁市器興(Giheung),設(shè)立兩個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì),招募韓裔美國(guó)工程師,日以繼夜地消化吸收技術(shù)。硅谷團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)收集美國(guó)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)資訊。器興團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)建設(shè)工廠,熟悉三星從日本夏普手里弄來(lái)的量產(chǎn)制程設(shè)備。日本夏普由于被通產(chǎn)省歸類為消費(fèi)電子公司,而非IC半導(dǎo)體公司,因此不受出口技術(shù)規(guī)范管制。三星找到這個(gè)漏洞,從夏普買來(lái)設(shè)備。六個(gè)月后,三星的工程師成功掌握了,量產(chǎn)64K DRAM的301項(xiàng)流程,和其中8項(xiàng)核心技術(shù),順利制造出生產(chǎn)模組。

  1983年12月1日,三星電子社長(zhǎng)姜振求召開(kāi)記者招待會(huì),宣布三星已經(jīng)繼美、日兩國(guó)之后,成功自行研發(fā)出64K DRAM。1984年5月,三星第一座DRAM工廠在器興竣工,工期只用了半年。四個(gè)月后開(kāi)始批量生產(chǎn)的64K DRAM。這比美國(guó)研制的同類產(chǎn)品晚了40個(gè)月,比日本晚了6年。當(dāng)時(shí)三星生產(chǎn)線上的員工,多數(shù)是農(nóng)村來(lái)的婦女,文化素質(zhì)不高,但是服從性好。工廠技術(shù)管理,主要靠三星從美國(guó)高薪招募回來(lái)的韓裔工程師。

  1982年至1986年間,韓國(guó)四大財(cái)團(tuán)在DRAM領(lǐng)域,進(jìn)行了超過(guò)15億美元的瘋狂投資,相當(dāng)于同期臺(tái)灣投入的10倍。同時(shí)期,中國(guó)上海寶鋼項(xiàng)目投資40億美元左右。但是在電子工業(yè)方面,中國(guó)政府幾乎放棄了產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)權(quán)。各省市胡亂花費(fèi)了3-5億美元,購(gòu)買外國(guó)淘汰技術(shù),根本未能形成技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力。而且在廣東、福建、海南、浙江等沿海省份,巨額走私日本、美國(guó)、臺(tái)灣電子元器件的沖擊下,中國(guó)電子工業(yè)徹底崩潰,就這樣跪了三十年也沒(méi)能爬起來(lái)。

  面對(duì)韓國(guó)企業(yè)咄咄逼人的追趕態(tài)勢(shì),日本廠商以低于韓國(guó)產(chǎn)品成本一半的價(jià)格,向市場(chǎng)大量拋售產(chǎn)品,有意迫使韓國(guó)人出局。結(jié)果韓國(guó)大型財(cái)團(tuán)不但頂住巨額虧損壓力,追加投資,還讓日本企業(yè)承擔(dān)了美國(guó)反傾銷的壓力。美國(guó)與日本的紛爭(zhēng),讓韓國(guó)漁翁得利。1992年,韓國(guó)三星超越日本NEC,首次成為世界第一大DRAM內(nèi)存制造商,并在其后連續(xù)蟬聯(lián)了25年世界第一。

  1990年開(kāi)始,韓國(guó)三大企業(yè)已經(jīng)具備了,趕超日本DRAM產(chǎn)業(yè)的技術(shù)體系建設(shè)。三星建立了26個(gè)研發(fā)中心,LG和現(xiàn)代各有18、14個(gè)研發(fā)中心。與之對(duì)應(yīng)的是,三星的技術(shù)研究費(fèi)用成倍增加。1980年三星在半導(dǎo)體領(lǐng)域的研發(fā)費(fèi)用僅有850萬(wàn)美元,到1994年已經(jīng)高達(dá)9億美元。1990年三星還落后日本,第三個(gè)推出16M DRAM產(chǎn)品。到1992年,三星領(lǐng)先日本,推出世界第一個(gè)64M DRAM產(chǎn)品。1996年,三星開(kāi)發(fā)出世界第一個(gè)1GB DRAM。與研發(fā)費(fèi)用相對(duì)應(yīng),1989年韓國(guó)的專利技術(shù)應(yīng)用有708項(xiàng),1994年竄升至3336項(xiàng)。

  但是作為產(chǎn)業(yè)后進(jìn)者的韓國(guó),仍然存在致命短板。韓國(guó)的核心生產(chǎn)設(shè)備和原料,主要從美國(guó)、日本進(jìn)口。僅在1995年,韓國(guó)就進(jìn)口了價(jià)值25億美元的半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備,其中47%自日本進(jìn)口,30%來(lái)自美國(guó)。由于日本政府在設(shè)備管制方面的漏洞,韓國(guó)可以輕易買到日本先進(jìn)設(shè)備,但是卻很難從日本引進(jìn)技術(shù)。為了減少對(duì)外國(guó)供應(yīng)商的依賴,1994年,由韓國(guó)政府主導(dǎo),推出總預(yù)算2000億韓元(2.5億美元)的半導(dǎo)體設(shè)備國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目,鼓勵(lì)韓國(guó)企業(yè)投資設(shè)備和原料供應(yīng)鏈。韓國(guó)貿(mào)工部在漢城南部80公里的松炭和天安,設(shè)立兩個(gè)工業(yè)園區(qū),專門(mén)供給半導(dǎo)體設(shè)備廠商設(shè)廠。為了挖來(lái)技術(shù),韓國(guó)以優(yōu)厚條件招攬美國(guó)化工巨頭杜邦、硅片原料巨頭MEMC、日本DNS(大日本網(wǎng)屏)等廠商,在韓國(guó)設(shè)立合資公司。

  完成量產(chǎn)技術(shù)積累后,韓國(guó)企業(yè)開(kāi)始向產(chǎn)業(yè)廣度擴(kuò)張,以三星為例:三星從美國(guó)SUN公司引進(jìn)JAVA處理器技術(shù),從法國(guó)STM(意法半導(dǎo)體)引進(jìn)DSP芯片技術(shù),從英國(guó)ARM引進(jìn)聲音處理芯片技術(shù),與日本東芝、NEC、沖電氣(OKI)展開(kāi)新型閃存方面的技術(shù)交流。通過(guò)與美國(guó)、歐洲企業(yè)建立聯(lián)盟合作關(guān)系,三星在DRAM之外,獲得了大量芯片產(chǎn)業(yè)資源,開(kāi)始向微處理器(CPU)等領(lǐng)域快速擴(kuò)張。

  1995年美國(guó)微軟公司推出Windows 95操作系統(tǒng),受此影響,韓國(guó)與日本廠商瘋狂擴(kuò)充產(chǎn)能,導(dǎo)致DRAM產(chǎn)品供過(guò)于求,引發(fā)DRAM價(jià)格暴跌70%。但是在美國(guó)的刻意扶植下,韓國(guó)廠商仍然力壓日本。1996年,韓國(guó)三星電子的DRAM芯片出口額達(dá)到62億美元,居世界第一,日本NEC居第二。韓國(guó)現(xiàn)代電子以21.26億美元居第三位。LG半導(dǎo)體以15.4億美元居第九位。


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