《電子技術(shù)應(yīng)用》
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DRAM競爭的新時代

2020-08-26
來源: 半導(dǎo)體行業(yè)觀察

  筆者最初是在2019年第三季度首次意識到DRAM出貨數(shù)量的變化。2011年以后每個季度的DRAM出貨數(shù)量基本維持在40億個左右(圖1)。然而,DRAM的出貨金額在2018年第三季度達(dá)到頂峰并開始逐步下滑,且在2019年陷入“存儲半導(dǎo)體危機(jī)”,后來DRAM出貨金額雖然沒有恢復(fù),出貨數(shù)量卻遠(yuǎn)超40億個,達(dá)到48.3億個。而且,這種“居高不下”一直持續(xù)到2020年的第二季度。

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  圖1:每個季度的DRAM出貨金額、出貨數(shù)量推移。(~2020年第二季度)(圖片出自:筆者根據(jù)WSTS的數(shù)據(jù)制作了此圖。)

  我們再回過頭來看看1991年以來DRAM的出貨數(shù)量變化。1991年至2002年,DRAM出貨數(shù)量緩慢推移。然而,2003年至2011年,出貨數(shù)量急劇增長。這是由于以中國為代表的亞洲諸國的經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展,以及手機(jī)(后來的智能手機(jī))、PC、數(shù)碼家電等電子產(chǎn)品的迅猛發(fā)展,導(dǎo)致DRAM的生產(chǎn)獲得增長。

  然而,中國臺灣的小規(guī)模DRAM廠家逐步被淘汰、從德國Infineon Technologies分離出來的Qimonda在2009年破產(chǎn)、Elpida也在2012年宣布破產(chǎn)且被鎂光收購。結(jié)果,DRAM廠家集中在了三星電子、SK海力士、鎂光科技三家公司。(圖2)

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  圖2:各家DRAM廠家的市場占比(~2020年第一季度)。(圖片出自:筆者根據(jù)DRAMeXchange的數(shù)據(jù)制作了此圖。)

  三家公司深知“DRAM一旦供給過剩,就會價格暴跌”的道理,因此三家公司在關(guān)注其他廠家的同時調(diào)整自身的生產(chǎn)。而且,在三家公司的“不言而喻的默契”之下,每個季度DRAM的出貨數(shù)量保持在40億個。

  2019年第二季度DRAM的出貨數(shù)量達(dá)到39.5億個,同年第三季度出貨數(shù)量驟增至48.3億個(圖3),同年第四季度達(dá)到48.9億個,2020年第一季度達(dá)到44.7億個,同年第二季度為46.1億個,出貨數(shù)量持續(xù)居高不下。

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  圖3:DRAM的出貨數(shù)量、出貨金額的推移。(2015年第一季度--2020年第二季度)(圖片出自:筆者根據(jù)WSTS的數(shù)據(jù)制作了此圖。)

  從上文可以看出,DRAM已經(jīng)進(jìn)入了出貨數(shù)量居高不下的形勢,原因究竟是什么呢?是不是三家DRAM廠家放棄了“不言而喻的默契”?本文就此展開論述。

  首先說結(jié)論,對進(jìn)軍DRAM行業(yè)的中國廠家持有警惕態(tài)度的鎂光開始迅速擴(kuò)大生產(chǎn),此外,三家DRAM廠商手握大權(quán)、且正在將主戰(zhàn)場從智能手機(jī)轉(zhuǎn)移至服務(wù)器方向,因此三家廠商都開始了增產(chǎn)。筆者認(rèn)為,在MPU(處理器)存在供給不足的情況下,增產(chǎn)DRAM可能會引起存儲半導(dǎo)體危機(jī)、或者帶來連帶效應(yīng)的危險情況。

  突然開始增產(chǎn)的鎂光

  在 2020年5月17日-20日舉行的線上存儲半導(dǎo)體國際學(xué)會--國際存儲半導(dǎo)體研討會(International Memory Workshop,IMW 2020)上,鎂光的  Shigeru Shiratake先生公布了尖端DRAM量產(chǎn)的相關(guān)Road Map(圖4)。

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  圖4:三星電子和鎂光的尖端DRAM的量產(chǎn)Road Map。(圖片出自:筆者根據(jù)Shigeru Shiratake (Micron),“Scaling and Performance Challenge of Future DRAM”, IMW2020的資料以及筆者調(diào)查的資料,制作了此圖)

  從上圖可以看出,鎂光是以2019年1Z、2020年1α、2021年1β、2022年1γ、2023年1δ的形式,即“一年一代”的步驟量產(chǎn)尖端DRAM。一直以來鎂光都是和圖4中的三星一樣以“兩年一代”的形式量產(chǎn)尖端DRAM。然而,2019年以后,鎂光將方針改為了“一年一代”。

  此外,從TrendForce的Memory & Storage Division的Avril Wu先生在Web Seminar(2020年6月召開)上公布的數(shù)據(jù)來看,在2020年第一季度,DRAM銷售額排名第三的鎂光的晶圓月度投入數(shù)(Wafer Input)超過了SK海力士(圖5),鎂光和SK海力士的差距在同年第二季度達(dá)到了10k。因此,未來鎂光的銷售額排名有可能會超過SK海力士,成為第二。

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  圖5:DRAM廠家的晶圓投入數(shù)(單位:k/月)。(圖片出自:Avril Wu, “Must-Know Memory Market Movements: An Industry Transformed by the Pandemic”、TrendForce舉行的2020年6月的Web Seminar的發(fā)布資料。)

  從上文可知,鎂光正試圖引領(lǐng)DRAM的尖端技術(shù)、且正努力超過SK海力士的晶圓投入量,以獲得DRAM銷售額TOP2的寶座。那么,是什么促使鎂光采取這樣的行動了呢?

  鎂光對中國的DRAM廠家持有警惕態(tài)度

  回顧DRAM的歷史,一般情況下,市占率較低的企業(yè)和財務(wù)狀況不佳的企業(yè)容易陷入破產(chǎn)、放棄事業(yè)的困境。首先,在2000年以前,幾乎所有的日本DRAM廠家都放棄了DRAM的生產(chǎn)。其次,在2000年代,中國臺灣的小規(guī)模DRAM廠家也開始撤退。后來,如上文所述,2009年Qimonda倒閉、爾必達(dá)存儲半導(dǎo)體也在2012年倒閉、被鎂光收購。

  在如今的中國,ChangXin Memory Technologies(CXMT)和紫光集團(tuán)這兩家公司正試圖加入尖端DRAM的行列。筆者認(rèn)為這兩家公司能夠量產(chǎn)1X代的尖端DRAM的可能性較低,但是,萬一如果有某家中國企業(yè)成功量產(chǎn)的話,那么來自中國的DRAM將會席卷全球,很可能會引起DRAM市場的激烈競爭。

  真的發(fā)生以上情況,多少會對TOP1的三星電子造成一定打擊,但影響不會很大。此外,背后有大型財團(tuán)支撐的SK海力士應(yīng)該也不會倒閉。但是,毫無背景的、三家公司中市占率最低的鎂光可能會面臨較大風(fēng)險。

  總之,現(xiàn)在的鎂光抱著“下一家倒閉的公司可能是鎂光”這樣的警惕態(tài)度。而且,為了在最艱難的環(huán)境下獲得生存,鎂光定下了引領(lǐng)先進(jìn)技術(shù)、很有必要確保TOP2地位的目標(biāo)。鎂光的這些行動與增加出貨數(shù)量不無關(guān)系。

  為何三家公司都增加了晶圓投入量?

  我們再看下圖5。不僅是鎂光,三星和SK海力士都計劃在2020年增加DRAM的晶圓投入量。晶圓投入量增加的話,吐出量(Out Put)自然也會增加。因此,2019年第三季度以后DRAM的出貨數(shù)量之所以居高不下主要是因為三家DRAM廠商增加了晶圓的投入量。

  那么為什么三家廠商在同一時間增加晶圓的投入量呢?可能是三星和SK海力士看到鎂光的增產(chǎn),懷著“絕對不要落后于鎂光”的競爭心態(tài)增加了晶圓的投入量。尤其是處在TOP2的SK海力士,這種心態(tài)或許更強(qiáng)!

  但是筆者卻認(rèn)為真正的原因不在此。那么,三家廠商增加晶圓投入量的原因何在呢?

  DRAM的主要戰(zhàn)場從手機(jī)轉(zhuǎn)到了服務(wù)器

  圖6是TrendForce的Memory & Storage Division的Mark Liu先生在2020年6月召開的Web Seminar上公布的各種用途的DRAM的生產(chǎn)量(以2Gb為換算單位),2019年及以前為實績、2020年以后為預(yù)測。從圖6我們可以看出以下內(nèi)容。

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  圖6:各種用途方向的DRAM的生產(chǎn)量(單位:以2Gb換算,100萬個)(圖片出自:筆者根據(jù)Mark Liu , “The Opportunities and Challenges for Server Supply Chain After Pandemic”, TrendForce舉辦的2020年6月的Web Seminar的數(shù)據(jù)制作了此圖。)

  2014年之前,PC方向的DRAM用量最大!然而,2015年開始,“主角光環(huán)”從PC轉(zhuǎn)移到了智能手機(jī)。據(jù)TrendForce預(yù)測,在2021年之前,智能手機(jī)方向的DRAM將會占最大份額,而且,2022年以后,DRAM的主戰(zhàn)場將會從智能手機(jī)轉(zhuǎn)移到服務(wù)器。

  總之,牽引著DRAM的電子產(chǎn)品經(jīng)歷了PC、智能手機(jī),如今開始逐步向服務(wù)器轉(zhuǎn)移。而且,三家DRAM廠家為了把握住服務(wù)器市場的優(yōu)勢,開始增加晶圓投入量,這是2019年第三季度以后DRAM出貨數(shù)量居高不下的直接原因。

  DRAM的競爭時代拉開序幕

  綜上所述,自2019年第三季度以來,DRAM的出貨數(shù)量一直居高不下,第一個原因是鎂光處于對中國DRAM廠家的戒備,考慮到公司即使在艱難的環(huán)境下也可以得以生存,調(diào)整公司方針為“一年一代”,且為了從銷售額上超過SK海力士以成為TOP2,增加了晶圓的投入量。

  第二個原因(這是本質(zhì)原因),DRAM的主戰(zhàn)場正從智能手機(jī)轉(zhuǎn)到服務(wù)器,三星、SK海力士、鎂光為了掌握服務(wù)器市場的霸權(quán)地位,三家廠商都增加了晶圓的投入量。

  從以上分析可知,三家廠家已經(jīng)結(jié)束了在“不言而喻的默契”之下進(jìn)行生產(chǎn)的時代,且正圍繞服務(wù)器市場的霸權(quán)而展開了競爭。

  那么,究竟是誰掌握著服務(wù)器市場DRAM的霸權(quán)呢?我們不能對此熟視無睹。如果三家廠商都開始增產(chǎn),勢必引起供給過剩、價格暴跌。

  DRAM增產(chǎn)、引起存儲半導(dǎo)體行情低迷

  令筆者擔(dān)憂的事情還是出現(xiàn)了!進(jìn)入2020年,DRAM的價格高漲、在4月-6月期間,服務(wù)器方向的DRAM(32GB,DDR4)的大宗交易價格保持在143.1美元(約人民幣1,001.7人民幣)的高價,進(jìn)入7月,下滑至134美元(約人民幣938元)(圖7),不僅如此,被稱為大宗交易交個指數(shù)的8G DRAM(DDR4)和128G NAND(MLC)也在7月份出現(xiàn)了價格下滑(圖8)。

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  圖7:服務(wù)器方向的32GB DDR4 DRAM的大宗交易價格推移。(圖片出自:DRAMeXchange于2020年7月31日公布的數(shù)據(jù)。)

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  圖8:8G  DRAM和128G NAND(MLC)的大宗交易價格。(圖片出自:筆者根據(jù)DRAMeXchange的數(shù)據(jù)制作了此圖。)

  由于筆者有一種“不祥”的預(yù)感,因此也調(diào)查了每個季度的MPU(處理器)、DRAM、NAND的出貨數(shù)量的推移(圖9),請看下圖MPU的出貨數(shù)量的推移。

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  圖9:每個季度的MPU、DRAM、NAND的出貨數(shù)量(~2020年第二季度)。(圖片出自:筆者根據(jù)WSTS的數(shù)據(jù)制作了此圖。)

  在2016年第三季度(英特爾10納米啟動失敗的時候)MPU出貨了1.36億個,2019年第一季度下滑了4,800萬個,為8,800萬個。筆者認(rèn)為主要原因如下:AMD將7納米以及后續(xù)產(chǎn)品交給TSMC代工,且發(fā)布高性能的MPU,與之相對,英特爾不得不繼續(xù)為14納米延命,為了實現(xiàn)高性能化,不斷增加Core數(shù),結(jié)果,芯片尺寸增大、 最終導(dǎo)致從單個晶圓上獲得的芯片數(shù)量減少。

  后來,在2019年的第四季度,MPU的出貨數(shù)量恢復(fù)至1.06億個。如果說與峰值相差3,000萬個的話,那么2020年第二季度的出貨數(shù)量下滑到了9,900萬個!在MPU供給不足的情況下,增產(chǎn)DRAM,DRAM會出現(xiàn)供過于求、價格暴跌!到底是哪家公司導(dǎo)致的MPU供給不足呢?

  又是英特爾的原因

  最近關(guān)于英特爾的“丑聞”不斷!比方說,英特爾的CEO--Bob Swan先生在2020年7月末的2020年第二季度財報會上,承認(rèn)“7納米的啟動延遲了半年(實際上是1年?)”,而且表示“在2022年之前,會決定是否在公司內(nèi)部研發(fā)新一代工藝技術(shù)、還是使用外包公司?”

  筆者認(rèn)為,相對于可能會外包給TSMC的7納米和眼下并未全部啟動的10納米而言,14納米的MPU更令人擔(dān)憂。在TrendForce的Mark Liu的發(fā)表中,提到了英特爾和AMD的用于服務(wù)器的MPU的技術(shù)藍(lán)圖。(圖10)

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  圖10:用于服務(wù)器的MPU的技術(shù)藍(lán)圖。(圖片出自::Mark Liu , “The Opportunities and Challenges for Server Supply Chain After Pandemic”, TrendForce舉辦的2020年6月的Web Seminar的資料。)

  自2019年第二季度開始, AMD已經(jīng)開始利用TSMC的7納米來生產(chǎn)用于服務(wù)器的MPU-“EPYC”(Code Name:“Rome”),且已經(jīng)公布。AMD計劃在2020年第四季度銷售TSMC生產(chǎn)的“Milan(研發(fā)代碼,將EUV應(yīng)用于孔中)”。TSMC已經(jīng)開始量產(chǎn)5納米,且尖端工藝進(jìn)行得很順利,因此MPU出貨數(shù)量下滑的原因不在于AMD。

  問題在于英特爾。自2020年年初以來,英特爾計劃用14納米制程生產(chǎn)“Xeon E”系列的用于服務(wù)器的MPU(Code Name:Comet Lake E)。但是,這款新的MPU的良率似乎不太樂觀。結(jié)果導(dǎo)致全球MPU出貨數(shù)量下滑。

  服務(wù)器方向的DRAM的增產(chǎn),需要引起注意!

  就X86架構(gòu)的處理器市場占比預(yù)測而言,2020年第三季度中英特爾占比65.8%,AMD占比接近34.2%(圖11),未來如果英特爾繼續(xù)這樣,真的可能會被AMD超越。

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  圖11:x86處理器的市場占比(2020年第三季度為預(yù)測)。(圖片出自:筆者根據(jù)PassMark (CPU Benchmark)的數(shù)據(jù)制作了此圖。)

  但是,更令人擔(dān)憂的是由于英特爾的緣故,全球MPU供給不足的問題一直得不到解決,而服務(wù)器方向的DRAM和NAND將會出現(xiàn)供給過剩、充斥市場、價格下滑,最終再次陷入存儲半導(dǎo)體泡沫的困局。為了避免以上情況的發(fā)生,三家DRAM廠家需要在密切關(guān)注MPU出貨數(shù)量推移的同時,生產(chǎn)服務(wù)器方向的DRAM。

  

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