存儲(chǔ)器,顧名思義,用來(lái)存儲(chǔ)程序和各種數(shù)據(jù)信息的記憶部件。目前,現(xiàn)代計(jì)算系統(tǒng)通常采取高速緩存(SRAM)、主存(DRAM)、外部存儲(chǔ)(NAND Flash)的三級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。
從存儲(chǔ)類型看,存儲(chǔ)器主要分為隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器(RAM)和只讀存儲(chǔ)器(ROM)。RAM包括DRAM、SRAM等;ROM在斷電后仍可保持?jǐn)?shù)據(jù)的有效性,包括PROM、EPROM、EEPROM、Flash等。從市場(chǎng)規(guī)???,存儲(chǔ)器逐漸形成了主要由DRAM與NAND Flash組成的市場(chǎng)。
據(jù)統(tǒng)計(jì),存儲(chǔ)器在整個(gè)半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模中的占比超過(guò)三分之一,智能手機(jī)等消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品的存儲(chǔ)容量配置持續(xù)提升,數(shù)據(jù)中心對(duì)存儲(chǔ)耗用量也在持續(xù)提升,整體存儲(chǔ)位元的需求持續(xù)增長(zhǎng)。存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)格局高度集中,主流存儲(chǔ)器DRAM、NAND市場(chǎng)額均高度集中于三星、海力士、美光、鎧俠等海外廠商,而國(guó)內(nèi)存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段。
如今,國(guó)內(nèi)存儲(chǔ)器行業(yè)一步一步的攀登,實(shí)現(xiàn)“從無(wú)到有”,正當(dāng)回望時(shí),這條路已不再是孤單影只。尤其是隨著各企業(yè)的涌進(jìn)和成長(zhǎng),不斷突破半導(dǎo)體存儲(chǔ)制造的瓶頸,這將有望帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈加速發(fā)展。
中國(guó)大陸存儲(chǔ)器行業(yè)的成長(zhǎng)之路
1.踏入存儲(chǔ)器行業(yè)
時(shí)光追溯到1956年,周恩來(lái)總理親自主持制定的1956-1967年十二年科學(xué)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃中,將國(guó)內(nèi)急需發(fā)展的四個(gè)高新技術(shù),半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化和電子學(xué)列為四大緊急措施。從此,中國(guó)便開(kāi)始建立自己的半導(dǎo)體行業(yè)。
直到1975年,中國(guó)大陸才步入存儲(chǔ)器行業(yè)。這一年,北京大學(xué)物理系半導(dǎo)體研究小組完成硅柵NMOS、硅柵PMOS、鋁柵NMOS三種技術(shù)方案,在109廠采用硅柵NMOS技術(shù),試制出中國(guó)大陸第一塊1K DRAM。
從1978年到1985年我國(guó)相繼研制出了4K DRAM、16K DRAM、64K DRAM。1993年,無(wú)錫華晶采用2.5微米工藝制造出中國(guó)大陸第一塊256K DRAM。
2003年,中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所宋志棠團(tuán)隊(duì)率先在國(guó)內(nèi)開(kāi)展相變存儲(chǔ)器(PCM)的研發(fā)。2004年,中國(guó)科學(xué)院微電子研究所劉明院士團(tuán)隊(duì)率先開(kāi)展阻變存儲(chǔ)器(RRAM)的研究。
據(jù)了解,2011年,中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所宋志棠研究組研制成功中國(guó)第一款具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的相變存儲(chǔ)器(PCRAM)芯片,存儲(chǔ)容量為8Mb。并實(shí)現(xiàn)了相變材料制備工藝與中芯國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的無(wú)縫對(duì)接,使我國(guó)的相變存儲(chǔ)器芯片研發(fā)條件達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。
2015年底,中芯國(guó)際和中國(guó)科學(xué)院微電子研究所達(dá)成合作開(kāi)發(fā)嵌入式RRAM技術(shù)戰(zhàn)略合作。2017年,在中芯國(guó)際28nm平臺(tái)上完成了工藝流程的開(kāi)發(fā)與驗(yàn)證,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了規(guī)模為1Mb的測(cè)試芯片
根據(jù)資料,2017年,中國(guó)科學(xué)院微電子研究所與北京航空航天大學(xué)聯(lián)合成功制備國(guó)內(nèi)首個(gè)80納米自旋轉(zhuǎn)磁隨機(jī)存儲(chǔ)器芯片(STT-MRAM)器件,對(duì)我國(guó)存儲(chǔ)器行業(yè)的技術(shù)突破形成了具有實(shí)際意義的推動(dòng)作用...
之后,國(guó)內(nèi)開(kāi)始布局存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)規(guī)?;?,中國(guó)大陸的存儲(chǔ)器公司陸續(xù)成立,存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)也取得明顯的進(jìn)展。在半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)化的大趨勢(shì)下,國(guó)內(nèi)存儲(chǔ)器行業(yè)有望迎來(lái)新的發(fā)展和機(jī)遇。
2.各企業(yè)涌進(jìn)存儲(chǔ)市場(chǎng)
當(dāng)前,半導(dǎo)體存儲(chǔ)器行業(yè)可分為IDM和Fabless兩種商業(yè)模式,除了下述的企業(yè)外,在存儲(chǔ)封測(cè)的企業(yè)有深科技、華天科技,通富微電等。
2004年,瀾起科技成立,開(kāi)始主打內(nèi)存接口芯片和數(shù)字機(jī)頂盒芯片。
2005年,兆易創(chuàng)新成立,是一家Fabless公司,于2016年8月在上海證券交易所成功上市。兆易創(chuàng)新起初是以SRAM為主,之后推出了國(guó)內(nèi)第一顆Serial Flash產(chǎn)品、第一顆靜態(tài)存儲(chǔ)器及IP技術(shù)、第一款Giga ROM產(chǎn)品。公司主營(yíng)產(chǎn)品主要分為NOR Flash和NAND Flash兩類。
2006年,武漢新芯成立,是集成電路研發(fā)與制造企業(yè),現(xiàn)提供NOR Flash產(chǎn)品代工。該公司于2019年推出了業(yè)界極具競(jìng)爭(zhēng)力的50nm Floating Gate NOR Flash工藝平臺(tái)。
2009年,聚辰股份成立,是一家Fabless設(shè)計(jì)企業(yè),公司擁有EEPROM、音圈馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片和智能卡芯片三條主要產(chǎn)品線。在DDR5 EEOROM產(chǎn)品等領(lǐng)域,聚辰半導(dǎo)體已經(jīng)與瀾起科技等企業(yè)開(kāi)展合作研發(fā)。
2010年,佰維存儲(chǔ)成立,主要經(jīng)營(yíng)Flash存儲(chǔ)相關(guān)產(chǎn)品。公司的4大產(chǎn)品線為智能終端存儲(chǔ)芯片、消費(fèi)級(jí)存儲(chǔ)模組、工業(yè)級(jí)存儲(chǔ)模組和以SiP為核心的先進(jìn)封測(cè)服務(wù)。
資料顯示,2014年,武漢新芯與賽普拉斯(Cypress)組建聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì),開(kāi)始3D NAND項(xiàng)目的研發(fā)工作。2015年5月11日,宣布其3D NAND項(xiàng)目研發(fā)取得突破性進(jìn)展,第一個(gè)存儲(chǔ)測(cè)試芯片通過(guò)存儲(chǔ)器功能的電學(xué)驗(yàn)證。
同年,北京矽成(ISSI)成立,主營(yíng)產(chǎn)品以DRAM和SRAM等易失性存儲(chǔ)芯片為主。公司算是存儲(chǔ)芯片國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程中競(jìng)爭(zhēng)力較強(qiáng)的企業(yè),目前已并入北京君正。
2016年,晉華集成成立,由福建省電子信息集團(tuán)、泉州市金融控股集團(tuán)等共同出資設(shè)立。公司旨在DRAM領(lǐng)域開(kāi)發(fā)先進(jìn)技術(shù)和制程工藝,并開(kāi)展相關(guān)產(chǎn)品的制造和銷售。
同年,合肥長(zhǎng)鑫成立,主營(yíng)業(yè)務(wù)為DRAM芯片的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。公司目前擁有一座12英寸晶圓廠,19納米(1X納米)的工藝制程。我國(guó)在存儲(chǔ)芯片領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了量產(chǎn)突破,合肥長(zhǎng)鑫也成為國(guó)內(nèi)首個(gè)DRAM芯片供應(yīng)商。
2016年7月,長(zhǎng)江存儲(chǔ)成立,是一家專注于3D NAND閃存設(shè)計(jì)制造一體化的IDM集成電路企業(yè)。公司于2017年10月,成功設(shè)計(jì)制造了中國(guó)首款3D NAND閃存。
2018年,宏芯宇電子成立,專注于NAND Flash存儲(chǔ)芯片產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、測(cè)試、銷售。公司目前主導(dǎo)產(chǎn)品分為嵌入式存儲(chǔ)器、移動(dòng)存儲(chǔ)器、集成電路主控制器系列三大類產(chǎn)品。
2020年,北京君正完成北京矽成美國(guó)ISSI及其下屬子品牌Lumissil的并購(gòu)。通過(guò)對(duì)ISSI的并購(gòu),公司擁有完整的存儲(chǔ)器產(chǎn)品線、模擬產(chǎn)品線...
走過(guò)世紀(jì)的風(fēng)雨,中國(guó)大陸存儲(chǔ)企業(yè)猶如雨后春筍般不斷涌現(xiàn),存儲(chǔ)器行業(yè)的發(fā)展方興未艾。
呈現(xiàn)百舸爭(zhēng)流?
近年來(lái),中國(guó)陸續(xù)攻克了3D NAND Flash和DRAM技術(shù)。DRAM現(xiàn)在的發(fā)展按照產(chǎn)品分類分為DDR/LPDDR/GDDR和傳統(tǒng)型(Legacy/SDR)DRAM。NAND Flash的主流應(yīng)用為SSD等大容量存儲(chǔ)領(lǐng)域,使用MLC、TLC 2D NAND或3D NAND等。
目前市場(chǎng)上DRAM的應(yīng)用較為廣泛的制程是2Xnm和1Xnm。另外,NAND Flash的發(fā)展方向是3D堆疊,國(guó)外先進(jìn)企業(yè)均已紛紛開(kāi)發(fā)出100層以上堆疊的NAND Flash。
現(xiàn)今,中國(guó)大陸的存儲(chǔ)企業(yè)紛紛亮出自家新成果,這一場(chǎng)面無(wú)不詮釋著中國(guó)大陸存儲(chǔ)器領(lǐng)域呈現(xiàn)“百舸爭(zhēng)流”的新局面。
2021年5月27日,宏芯宇推出全球首顆40nm的USB接口存儲(chǔ)控制芯片,采用USB3.2技術(shù),實(shí)現(xiàn)了閃存存儲(chǔ)速度創(chuàng)新,USB2.0的最大傳輸帶寬為480Mbps約60MB/s。
9月27日,武漢新芯宣布推出超小尺寸低功耗SPINOR Flash產(chǎn)品XNOR?——XM25LU128C,可廣泛應(yīng)用于日趨微型化的物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴設(shè)備。XM25LU128C于2021年10月正式量產(chǎn)。
10月20日,佰維存儲(chǔ)發(fā)布DDR5 DRAM存儲(chǔ)模組。相比DDR4內(nèi)存,DDR5擁有更高的起步頻率,業(yè)內(nèi)預(yù)估未來(lái)可達(dá)6400MHZ,同時(shí)電壓更低,數(shù)據(jù)預(yù)取更大。
10月29日,瀾起科技宣布DDR5第一子代內(nèi)存接口及模組配套芯片已成功實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。該系列芯片是DDR5內(nèi)存模組的重要組件,包括寄存時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器(RCD)、數(shù)據(jù)緩沖器(DB)、串行檢測(cè)集線器(SPD Hub)、溫度傳感器(TS)和電源管理芯片(PMIC),可為DDR5 RDIMM、LRDIMM、UDIMM、SODIMM等內(nèi)存模組提供整體解決方案。
11月1日,聚辰股份在投資者互動(dòng)平臺(tái)表示,預(yù)計(jì)部分A1等級(jí)的EEPROM產(chǎn)品將第四季度完成AEC-Q100可靠性標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證,DDR5中的EEPROM產(chǎn)品已量產(chǎn)。
此外,據(jù)悉,兆易創(chuàng)新首款自有DRAM產(chǎn)品也于今年6月正式發(fā)布,實(shí)現(xiàn)了從設(shè)計(jì)、流片,到封測(cè)、驗(yàn)證的全國(guó)產(chǎn)化。
存儲(chǔ)產(chǎn)值持續(xù)增長(zhǎng)
存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)存在一定的周期性,而DRAM和NAND Flash作為最主流的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器,其市場(chǎng)規(guī)模占比超過(guò)90%,價(jià)格受需求與供給的影響呈現(xiàn)較為明顯的周期性。
DRAM方面,據(jù)TrendForce集邦咨詢研究顯示,2022年的DRAM供給位元成長(zhǎng)率約18.6%,然而由于目前買(mǎi)方庫(kù)存水位已偏高,加上2022年需求位元成長(zhǎng)率僅17.1%,明年DRAM產(chǎn)業(yè)將由供不應(yīng)求轉(zhuǎn)至供過(guò)于求。預(yù)估2022年的DRAM總產(chǎn)值將達(dá)915.4億美元,年增微幅上升0.3%。
另外,預(yù)期DRAM平均銷售單價(jià)將年減15%,而價(jià)格下滑幅度在上半年較為明顯;下半年起將受惠于DDR5的滲透率提升與旺季需求效應(yīng)帶動(dòng),均價(jià)跌幅將收斂,不排除有持平或漲價(jià)的可能性。
NAND Flash方面,NAND Flash的存儲(chǔ)需求正在日益增長(zhǎng)。TrendForce集邦咨詢指出,NAND Flash在層數(shù)結(jié)構(gòu)的堆棧持續(xù)推進(jìn),故在供給位元成長(zhǎng)仍維持在30%以上的情況下,預(yù)估2022年NAND Flash總產(chǎn)值仍有成長(zhǎng)空間,達(dá)741.9億美元、年增7.4%。
同時(shí),TrendForce集邦咨詢推估,2022年NAND Flash平均銷售單價(jià)將年減18.0%,而價(jià)格下滑幅度也是在上半年度較為明顯,下半年起將受惠于旺季需求效應(yīng)帶動(dòng),均價(jià)跌幅較為收斂,或有單季價(jià)格持平的可能性。
結(jié)語(yǔ)
中國(guó)大陸存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)正在不斷完善,眾多企業(yè)也在致力尋找存儲(chǔ)技術(shù)的突破點(diǎn),同時(shí),存儲(chǔ)需求也表現(xiàn)著增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)?,F(xiàn)下,存儲(chǔ)器行業(yè)“如火如荼”,發(fā)展行業(yè)新技術(shù)迫在眉睫。而在這千帆競(jìng)渡的半導(dǎo)體熱潮中,存儲(chǔ)器的企業(yè)又將如何乘風(fēng)破浪?