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

2018-05-14
關(guān)鍵詞: DRAM 存儲器

  繼三星、SK海力士之后,臺灣南亞科、華邦電和力晶等三家記憶體相關(guān)業(yè)者,都悄悄啟動增加資本支出計(jì)劃。隨著業(yè)者「資本支出大戰(zhàn)」再度開打,是否會打破維系已久的產(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)來自為晶豪科、愛普等記憶體設(shè)計(jì)業(yè)者代工芯片,力晶日前宣布將啟動近3,000億元的12吋新廠建設(shè)計(jì)畫,對產(chǎn)業(yè)影響同受矚目。

  隨著各種電子終端產(chǎn)品對記憶體需求量增加,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,各大廠趁勢透過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),也為未來市場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4.7萬片,也讓南亞科DRAM月產(chǎn)能增至7.3萬片。

  這是南亞科在轉(zhuǎn)型專注利基型記憶體市場后,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。

  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12吋新廠,雖然相關(guān)計(jì)畫要到2020年才會完工并陸續(xù)投資,但也隱約透露DRAM廠已有意增產(chǎn),未來是否會讓一直處于上漲的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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  會引致新一輪倒閉潮嗎?

  DRAM這個(gè)市場從來不是一個(gè)“安分”的市場,當(dāng)年英特爾轉(zhuǎn)向做CPU,是當(dāng)時(shí)他所擅長的DRAM被日本廠商打得毫無招架之力的“無奈之舉”,后來的日本又被韓國的DRAM鐵錘打得沒有翻身的機(jī)會。中間還有中國臺灣地區(qū)的DRAM的群起而攻之,但最后卻慘敗而歸。現(xiàn)在新一輪的DRAM投資戰(zhàn)開啟,會否再現(xiàn)當(dāng)年的DRAM慘況?讓我們再次回顧一下過去幾十年的DRAM戰(zhàn)爭,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250萬美元投資,正式成立了英特爾(Intel)公司,洛克出任董事長。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),又從仙童公司挖來了工藝開發(fā)專家安迪·格魯夫,擔(dān)任運(yùn)營總監(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器芯片,這是一個(gè)全新的市場。當(dāng)時(shí)的半導(dǎo)體工藝主要有雙極型晶體管,和場效應(yīng)(MOS)晶體管。這兩項(xiàng)工藝都是仙童的長項(xiàng)。但是哪一種工藝用來生產(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)存儲器(SRAM)芯片C3101,只能存儲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,場效應(yīng)管小組推出了256bit容量的靜態(tài)隨機(jī)存儲器芯片C1101。這是世界第一個(gè)大容量SRAM存儲器。霍尼韋爾很快下達(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)動態(tài)隨機(jī)存儲器(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。

  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2300萬美元的產(chǎn)業(yè)新貴。C1103也被業(yè)界稱為磁芯存儲器殺手,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存儲芯片領(lǐng)域的份額也快速下降。因?yàn)樗麄円齺砹烁偁帉κ?,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,日本政府啟動了"DRAM制法革新"國家項(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)。日立公司社長吉山博吉擔(dān)任理事長,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,組織800多名技術(shù)精英,共同研制國產(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。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。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。電氣綜合研究所(第四研究室)對硅晶體材料進(jìn)行研究,飯塚隆任室長。三菱電機(jī)(第五研究室)開發(fā)制程技術(shù)與投影曝光裝置,奧泰二任室長。NEC公司(第六研究室)進(jìn)行產(chǎn)品封裝設(shè)計(jì)、測試、評估研究,川路昭任室長。

  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動態(tài)隨機(jī)存儲器(DRAM)開始打入國際市場,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)動各單位進(jìn)行良性競爭,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市場的霸主地位。

  1982年,美國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??墒沁@些合作項(xiàng)目剛剛啟動,就傳來了壞消息。美國剛剛研制出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公司。光是NEC九州工廠的256K DRAM月產(chǎn)量,就高達(dá)300萬塊。日本廠商開出的海量產(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)備的美國企業(yè),普遍陷入巨額虧損狀態(tài)。難以承受虧損的美國企業(yè),紛紛退出DRAM市場,又進(jìn)一步加強(qiáng)了日本廠商的優(yōu)勢地位。

  三、韓國廠商的收割

  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產(chǎn)品中,DRAM的應(yīng)用范圍和市場潛力最大。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?三星嘗試從國外引進(jìn)技術(shù),連續(xù)遭到美國德州儀器、摩托羅拉、日本NEC、東芝、日立等公司的拒絕。

  最終,三星通過美國幾家陷入困境的小型半導(dǎo)體公司找到門路。當(dāng)時(shí)美國鎂光科技規(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)。

  獲得兩家美國公司技術(shù)后,三星分別在美國硅谷和漢城南部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,三星電子社長姜振求召開記者招待會,宣布三星已經(jīng)繼美、日兩國之后,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)月后開始批量生產(chǎn)的64K DRAM。這比美國研制的同類產(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,主要靠三星從美國高薪招募回來的韓裔工程師。

  1982年至1986年間,韓國四大財(cái)團(tuán)在DRAM領(lǐng)域,進(jìn)行了超過15億美元的瘋狂投資,相當(dāng)于同期臺灣投入的10倍。同時(shí)期,中國上海寶鋼項(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,購買外國淘汰技術(shù),根本未能形成技術(shù)競爭力。而且在廣東、福建、海南、浙江等沿海省份,巨額走私日本、美國、臺灣電子元器件的沖擊下,中國電子工業(yè)徹底崩潰,就這樣跪了三十年也沒能爬起來。

  面對韓國企業(yè)咄咄逼人的追趕態(tài)勢,日本廠商以低于韓國產(chǎn)品成本一半的價(jià)格,向市場大量拋售產(chǎn)品,有意迫使韓國人出局。結(jié)果韓國大型財(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)了美國反傾銷的壓力。美國與日本的紛爭,讓韓國漁翁得利。1992年,韓國三星超越日本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年開始,韓國三大企業(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,三星開發(fā)出世界第一個(gè)1GB DRAM。與研發(fā)費(fèi)用相對應(yīng),1989年韓國的專利技術(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,仍然存在致命短板。韓國的核心生產(chǎn)設(shè)備和原料,主要從美國、日本進(jìn)口。僅在1995年,韓國就進(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%來自美國。由于日本政府在設(shè)備管制方面的漏洞,韓國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)。為了減少對外國供應(yīng)商的依賴,1994年,由韓國政府主導(dǎo),推出總預(yù)算2000億韓元(2.5億美元)的半導(dǎo)體設(shè)備國產(chǎn)化項(xiàng)目,鼓勵(lì)韓國企業(yè)投資設(shè)備和原料供應(yīng)鏈。韓國貿(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),專門供給半導(dǎo)體設(shè)備廠商設(shè)廠。為了挖來技術(shù),韓國以優(yōu)厚條件招攬美國化工巨頭杜邦、硅片原料巨頭MEMC、日本DNS(大日本網(wǎng)屏)等廠商,在韓國設(shè)立合資公司。

  完成量產(chǎn)技術(shù)積累后,韓國企業(yè)開始向產(chǎn)業(yè)廣度擴(kuò)張,以三星為例:三星從美國SUN公司引進(jìn)JAVA處理器技術(shù),從法國STM(意法半導(dǎo)體)引進(jìn)DSP芯片技術(shù),從英國ARM引進(jìn)聲音處理芯片技術(shù),與日本東芝、NEC、沖電氣(OKI)展開新型閃存方面的技術(shù)交流。通過與美國、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,開始向微處理器(CPU)等領(lǐng)域快速擴(kuò)張。

  1995年美國微軟公司推出Windows 95操作系統(tǒng),受此影響,韓國與日本廠商瘋狂擴(kuò)充產(chǎn)能,導(dǎo)致DRAM產(chǎn)品供過于求,引發(fā)DRAM價(jià)格暴跌70%。但是在美國的刻意扶植下,韓國廠商仍然力壓日本。1996年,韓國三星電子的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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