半導(dǎo)體存儲(chǔ)器是現(xiàn)代以數(shù)據(jù)為中心社會(huì)的關(guān)鍵戰(zhàn)略市場(chǎng)，并受到重要的大趨勢(shì)的推動(dòng)，這些大趨勢(shì)包括移動(dòng)性，云計(jì)算，人工智能（AI）和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）。NAND（非易失性）和DRAM（易失性）是當(dāng)前的主流存儲(chǔ)器，分別用作智能手機(jī)，固態(tài)硬盤(pán)，PC，服務(wù)器和車(chē)輛等廣泛應(yīng)用和系統(tǒng)的存儲(chǔ)和工作的存儲(chǔ)器。2019年，NAND和DRAM占整體獨(dú)立存儲(chǔ)器市場(chǎng)的96％，合并收入為1070億美元。

　　中國(guó)是存儲(chǔ)設(shè)備的重要市場(chǎng)，并且由于移動(dòng)，汽車(chē)和服務(wù)器市場(chǎng)的需求旺盛，其需求繼續(xù)保持強(qiáng)勁增長(zhǎng)。值得注意的是，中國(guó)購(gòu)買(mǎi)了全球制造的所有NAND和DRAM芯片的1/3以上（圖1）。

　　中國(guó)的中央和地方政府與私人企業(yè)合作，已投資數(shù)十億美元發(fā)展本地半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，以彌合國(guó)內(nèi)生產(chǎn)與消費(fèi)之間的差距。早在2015年，中國(guó)政府就啟動(dòng)了一項(xiàng)大規(guī)模資助計(jì)劃，以將其國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體IC生產(chǎn)從2015年的不到20％提高到2025年的70％。大約20個(gè)地方政府設(shè)立了指導(dǎo)基金。達(dá)成總價(jià)值超過(guò)900億美元的總體投資計(jì)劃。中國(guó)一直在努力與這一雄心勃勃的計(jì)劃保持同步。

　　但是我們必須認(rèn)識(shí)到，打造和運(yùn)營(yíng)與市場(chǎng)領(lǐng)先者相同的技術(shù)能力的半導(dǎo)體晶圓廠并不是一個(gè)僅通過(guò)投入資金就能解決的問(wèn)題。特別地，由于3D NAND和DRAM設(shè)備的高制造復(fù)雜性，存儲(chǔ)器是一項(xiàng)非常具有競(jìng)爭(zhēng)性和挑戰(zhàn)性的業(yè)務(wù)。應(yīng)考慮的主要挑戰(zhàn)之一是對(duì)高級(jí)技術(shù)IP和工程人才的需求。美光，三星和SK hynix等外國(guó)公司不接受前沿存儲(chǔ)器產(chǎn)品的技術(shù)許可或與當(dāng)?shù)毓镜暮献骰锇殛P(guān)系。而且，收購(gòu)?fù)鈬?guó)實(shí)體的交易通常受到全世界外國(guó)政府的阻止。

　　如今，中國(guó)OEM必須從領(lǐng)先的國(guó)際供應(yīng)商那里購(gòu)買(mǎi)其大部分NAND和DRAM芯片，例如美光，英特爾和Western Digital（美國(guó)），三星和SK hynix（韓國(guó)）以及Kioxia（日本）。這些參與者在技術(shù)開(kāi)發(fā)方面處于領(lǐng)先地位，并制定了快速而積極的擴(kuò)展計(jì)劃。在2019年，同時(shí)提供NAND和DRAM產(chǎn)品的制造商（例如三星，SK hynix和美光）將其存儲(chǔ)芯片生產(chǎn)的30％以上賣(mài)給了位于中國(guó)的公司，以及純NAND廠商（例如Kioxia，Western Digital和英特爾–平均將其N(xiāo)AND生產(chǎn)的30％銷(xiāo)往中國(guó)（圖2）。

　　在與西方的貿(mào)易緊張關(guān)系不斷升級(jí)的背景下，在中國(guó)建立自給自足的半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)程已大大加快。然而，領(lǐng)先的半導(dǎo)體國(guó)家可以通過(guò)貿(mào)易手段很容易地限制其發(fā)展。因?yàn)橹袊?guó)半導(dǎo)體制造商仙子啊依靠外國(guó)公司來(lái)提供最新的晶圓廠設(shè)備（WFE），因?yàn)楸镜卦O(shè)備供應(yīng)商無(wú)法提供領(lǐng)先的制造工具，而且與全球同行的技術(shù)差距太大，無(wú)法在幾年的時(shí)間里消除差距。

　　因此，對(duì)于美國(guó)（應(yīng)用材料，Lam Research，KLA Tencor）以及歐洲（ASML，EVG）和日本（Canon和Tokyo Electron）的巨型半導(dǎo)體設(shè)備生產(chǎn)商來(lái)說(shuō)，預(yù)計(jì)中國(guó)仍將是其未來(lái)多年的主要市場(chǎng)，美國(guó)政府對(duì)芯片制造技術(shù)的貿(mào)易限制將極大地限制此類(lèi)WFE玩家的可服務(wù)市場(chǎng)，并將對(duì)中國(guó)的存儲(chǔ)器制造能力產(chǎn)生重大影響。

　　除此以外，如果美國(guó)存儲(chǔ)器制造商被禁止向中國(guó)出售產(chǎn)品，他們將不得不尋找新客戶來(lái)購(gòu)買(mǎi)他們的產(chǎn)品，而韓國(guó)或日本的其他存儲(chǔ)器制造商將看到中國(guó)的需求激增。隨著可以從中購(gòu)買(mǎi)的公司數(shù)量減少，中國(guó)公司可能會(huì)看到內(nèi)存價(jià)格上漲的趨勢(shì)。

　　中國(guó)存儲(chǔ)公司概述

　　中國(guó)有幾個(gè)正在進(jìn)行的半導(dǎo)體存儲(chǔ)項(xiàng)目，當(dāng)中涉及國(guó)內(nèi)外參與者（圖3）。SK hynix，三星和英特爾（最近出售給SK海力士）是主要的外國(guó)芯片制造商，在中國(guó)擁有大量的NAND和DRAM生產(chǎn)。SK hynix的無(wú)錫DRAM晶圓廠每月的裝機(jī)容量為200,000個(gè)晶圓（WPM），而三星和英特爾的3D NAND晶圓廠可分別生產(chǎn)120,000 WPM（西安）和65,000 WPM（大連）。

　　兩家最具競(jìng)爭(zhēng)力的本地公司是長(zhǎng)江存儲(chǔ)（YMTC）和長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)（CXMT）。在NAND業(yè)務(wù)中，長(zhǎng)江存儲(chǔ)在中國(guó)處于領(lǐng)先地位。目前，該公司正在國(guó)內(nèi)小批量運(yùn)送64L NAND（包括SSD），預(yù)計(jì)在2021年將有128L產(chǎn)品投入生產(chǎn)和出貨。至于DRAM，CXMT是中國(guó)最先進(jìn)的DRAM公司，已憑借基于10G1制程的8Gb DDR4產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)。2019年，YMTC和CXMT均在半導(dǎo)體制造設(shè)備上花費(fèi)了巨額資金，為全球WFE供應(yīng)商提供了不少收入。

　　在DRAM業(yè)務(wù)中，還有兩家值得一提的公司：福建晉華集成電路有限公司（JHICC）和清華紫光集團(tuán)。JHICC一直在與臺(tái)灣聯(lián)華電子合作開(kāi)發(fā)DRAM，但在2018年10月因?yàn)槊绹?guó)的起訴，而遭受了重大挫折。

　　清華紫光集團(tuán)是著名的國(guó)有控股工業(yè)集團(tuán)和投資集團(tuán)，在政府中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的框架內(nèi)運(yùn)作推廣策略。它擁有對(duì)多家公司的控制權(quán)，其中包括YMTC，西安UniIC半導(dǎo)體，UNIC內(nèi)存技術(shù)（最近已轉(zhuǎn)移到其他子公司）以及Unimos Microelectronics（以前稱為ChipMos，上海）。

　　盡管中國(guó)開(kāi)始發(fā)展其N(xiāo)AND和DRAM產(chǎn)業(yè)，但由于當(dāng)?shù)毓?yīng)鏈的完善發(fā)展以及本地主要無(wú)晶圓制造商GigaDevice Semiconductor的推動(dòng)，中國(guó)已成為NOR閃存業(yè)務(wù)的領(lǐng)先國(guó)家之一。在2019年，GIGADEVICE的SPI NOR業(yè)務(wù)排名全球第三，而在全球的Nor Flash業(yè)務(wù)中，GD排在華邦，旺宏電子和賽普拉斯之后，位居全球第四。

　　中國(guó)還啟動(dòng)了一些新項(xiàng)目，以推動(dòng)新型非易失性存儲(chǔ)器（NVM）技術(shù)的商業(yè)化，例如自旋轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)矩磁阻RAM（STT-MRAM），相變存儲(chǔ)器（PCM）和電阻性RAM（ReRAM）。圖3中列出了一些新興的NVM公司。

　　長(zhǎng)江存儲(chǔ)成立于2016年，資金總額為240億美元。該公司總部位于武漢，在中國(guó)經(jīng)營(yíng)著最先進(jìn)的3D NAND晶圓廠，并計(jì)劃將長(zhǎng)期生產(chǎn)目標(biāo)定為30萬(wàn)WPM。YMTC擁有約4,000名員工，由清華紫光集團(tuán)控制，清華紫光集團(tuán)持有該公司51％的股份。成立后不久，YMTC收購(gòu)了武漢新芯半導(dǎo)體制造有限公司（XMC）代工廠，以利用其300mm晶圓廠。XMC是中國(guó)第一家基于TSV技術(shù)的圖像傳感器制造商，并一直與Spansion（后來(lái)與Cypress合并）合作開(kāi)發(fā)和制造32L NAND器件。

　　YMTC的一個(gè)重要里程碑是2018年推出了Xtacking 技術(shù)，自2012年以來(lái)，XMC就一直在使用硅片間堆疊技術(shù)。在Xtacking 方法中，首先在兩個(gè)不同的die上制造3D NAND存儲(chǔ)器陣列和CMOS邏輯電路，然后進(jìn)行混合鍵合工藝用于將兩個(gè)部分放在一起。Xtacking 聲稱能夠?qū)崿F(xiàn)更高的I / O速度，更大的每個(gè)die位密度，更短的開(kāi)發(fā)時(shí)間和更快的制造周期。

　　2019年9月，YMTC宣布量產(chǎn)中國(guó)首款基于Xtacking 的64L 3D NAND 。從那時(shí)起，YMTC計(jì)劃跳過(guò)96L技術(shù)，轉(zhuǎn)而使用128L技術(shù)，以趕上即將增加第一代1xxL 3D NAND產(chǎn)量的國(guó)際NAND廠商（見(jiàn)圖4）。值得注意的是，YMTC已開(kāi)始開(kāi)發(fā)128L NAND，其128L 1.33Tb QLC 3D NAND已通過(guò)多個(gè)控制器合作伙伴的樣品驗(yàn)證。

　　總體而言，2020年1月爆發(fā)的COVID-19大流行似乎并未對(duì)YMTC的路線圖產(chǎn)生重大影響。

　　2020年5月，Phison宣布其控制器支持YMTC的3D NAND，從而為基于中國(guó)NAND的SSD進(jìn)入市場(chǎng)鋪平了道路。YMTC也可能很快推出基于64L 3D NAND芯片的自有品牌SSD，最初瞄準(zhǔn)中國(guó)的PC OEM。到目前為止，這些芯片已被兩家中國(guó)公司采用：Longsys Electronics用于其Lexar品牌的固態(tài)硬盤(pán)和Power Electronic Technology用于其Gloway品牌的固態(tài)硬盤(pán)。

　　在當(dāng)前激烈的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)中，YMTC進(jìn)入NAND市場(chǎng)被認(rèn)為是新一輪市場(chǎng)整合的可能觸發(fā)因素。不論其3D NAND芯片的質(zhì)量水平如何，YMTC都能獲得中國(guó)品牌廠商的購(gòu)買(mǎi)支持。同時(shí)，作為中國(guó)的“冠軍”，它將獲得中國(guó)當(dāng)?shù)貜?qiáng)有力的支持。

　　長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)于2017年在安徽省合肥市成立。該公司隸屬于政府所有的合肥工業(yè)投資集團(tuán)（HIIG）。早在2017年，CXMT宣布以72億美元的價(jià)格收購(gòu)300mm DRAM晶圓廠，目標(biāo)產(chǎn)能為120,000 WPM。CXMT在2019年第三季度完成了第一階段設(shè)施（Fab 1）的建設(shè)，并引進(jìn)了用于生產(chǎn)40,000 WPM的設(shè)備。它擁有大約3,000名員工，其中超過(guò)75％是從事與研發(fā)相關(guān)項(xiàng)目的工程師。CXMT已獲得了奇夢(mèng)達(dá)最初設(shè)計(jì)的IP許可。CXMT可以訪問(wèn)1000萬(wàn)份文檔，涉及模型，設(shè)計(jì)，制造，控制，質(zhì)量系統(tǒng)，OPC，測(cè)試模式，包裝等。2020年4月，CXMT還與Rambus簽署了許可協(xié)議。

　　CXMT的最初目標(biāo)是解決一些國(guó)內(nèi)DRAM需求。除Longsys和Gloway外，第二大內(nèi)存模塊供應(yīng)商ADATA Technology也已將CXMT的8Gb DDR4芯片用于面向中國(guó)臺(tái)式機(jī)/筆記本電腦市場(chǎng)的DIMM產(chǎn)品。

　　據(jù)報(bào)道CXMT計(jì)劃在2021年之前完成其17 nm制程技術(shù)的開(kāi)發(fā)。該公司還概述了未來(lái)的制程：在中期，它將使用HKMG和氣隙位線（air-gap bit lin

　?。┘夹g(shù)，而從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，它將使用柱狀電容器，柵極全能晶體管以及（EUV）光刻。但是，長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)未來(lái)的挑戰(zhàn)依然巨大。

　　兆易創(chuàng)新成立于2005年，總部位于北京，采用無(wú)晶圓廠模式運(yùn)作，與代工伙伴以及組裝測(cè)試廠保持著牢固的關(guān)系。GigaDevice及其代工合作伙伴半導(dǎo)體制造國(guó)際有限公司（SMIC）正在以至少25,000 WPM的產(chǎn)能為中國(guó)NOR市場(chǎng)提供動(dòng)力。當(dāng)前的產(chǎn)品組合包括NOR（512Kb – 512Mb，現(xiàn)在有1-2Gb采樣），SLC NAND（1-8Gb）存儲(chǔ)器和微控制器（MCU）。GigaDevice還與Rambus建立了一家名為Reliance Memory的合資公司，專(zhuān)注于新興的存儲(chǔ)器，主要是電阻RAM（ReRAM）。最近，它從Rambus和Reliance Memory獲得了180多項(xiàng)與ReRAM技術(shù)相關(guān)的專(zhuān)利和應(yīng)用程序的許可證。

　　GigaDevice經(jīng)歷了強(qiáng)勁的增長(zhǎng)，2019年的收入增長(zhǎng)了46％左右。計(jì)劃投資4.6億美元，并計(jì)劃進(jìn)一步擴(kuò)大業(yè)務(wù)。早在2017年，它就與合肥工業(yè)投資集團(tuán)（HIIG）和CXMT達(dá)成了一項(xiàng)為期5年的協(xié)議，開(kāi)發(fā)總投資額為27億美元（19％的HIIG和20％的GigaDevice）的19nm DRAM技術(shù)。對(duì)DRAM技術(shù)的訪問(wèn)，再加上其現(xiàn)有的NOR閃存和SLC NAND業(yè)務(wù)，可能會(huì)使GigaDevice成為中國(guó)存儲(chǔ)器行業(yè)的一支新力量。

　　中國(guó)準(zhǔn)備從3D NAND開(kāi)始改變內(nèi)存市場(chǎng)格局

　　中國(guó)廠商開(kāi)始逐漸成為存儲(chǔ)市場(chǎng)的新興力量，并可能引發(fā)存儲(chǔ)器業(yè)務(wù)的深刻變化。得益于政府投資基金的大量資金支持以及研發(fā)和制造的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，YMTC在所有宣布的中國(guó)記憶體生產(chǎn)商中最早取得成功。Yole預(yù)計(jì)YMTC的大量NAND產(chǎn)量（？4％）可能會(huì)在2021年進(jìn)入市場(chǎng)，而DRAM需要更長(zhǎng)的時(shí)間。因?yàn)橹圃霥RAM晶圓非常困難，而且中國(guó)要想與其他行業(yè)保持競(jìng)爭(zhēng)力，就可能需要更長(zhǎng)的時(shí)間。作為中國(guó)最先進(jìn)的DRAM制造商，CXMT將在2020年提高19nm工藝（10G1）的產(chǎn)量。

　　如今，顯然已經(jīng)將主流內(nèi)存放在優(yōu)先位置，這些內(nèi)存對(duì)于不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)中心和移動(dòng)業(yè)務(wù)至關(guān)重要。3D NAND和DRAM項(xiàng)目已占據(jù)了大部分資源，而其他內(nèi)存技術(shù)的投資要么相當(dāng)有限，要么主要集中在最有前途的公司。

　　但是，中國(guó)并沒(méi)有忽視所有新興的NVM業(yè)務(wù)，并啟動(dòng)了許多旨在獲取新的內(nèi)存專(zhuān)業(yè)知識(shí)和IP并開(kāi)發(fā)新技術(shù)工藝和產(chǎn)品的項(xiàng)目，為整個(gè)半導(dǎo)體內(nèi)存業(yè)務(wù)的下一步發(fā)展做好準(zhǔn)備。

　　同時(shí)，由于發(fā)達(dá)的本地供應(yīng)鏈和GigaDevice的活動(dòng)，獨(dú)立的NOR閃存將仍然是中國(guó)最堅(jiān)固的存儲(chǔ)器業(yè)務(wù)。