國產內存傳好消息:合肥長鑫加碼擴產年內完成DDR5和LPDDR5研發
存儲器是半導體行業的一大分支,幾乎人們常見的電子設備都需要用到存儲器。存儲器芯片的應用領域十分廣泛。在全球半導體總產值中,存儲器就占到三分之一左右。存儲器主要分為易失存儲器和非易失存儲器,前者包括DRAM和SRAM,后者主要包括NAND Flash和NOR Flash。其中,DRAM內存和NAND閃存可說是存儲器領域的兩大支柱產業。以2018年時的數據為例,當時DRAM內存占整個存儲器市場的58%,NAND閃存則占40%。
此外,DRAM廠商也已從過去的“百花齊放”逐步演進到了目前的“三足鼎立”格局——全球DRAM存儲器市場高度集中于三星、海力士和美光三家大廠,三家大廠共占得了95%左右的市場份額。根據TrendForce集邦咨詢的統計,即便是在*新的2021年*一季度,三星、海力士和美光在市場上的份額分別為42.0%、29.0%和23.1%。
在半導體國產化大潮下,存儲器肯定是一大重點。而長鑫存儲和長江存儲顯然是國產存儲器領域的兩個排頭兵,在業界持續受人關注。長鑫存儲量產DDR4內存打破國產零記錄,長江存儲4年三級跳趕上主流百層NAND閃存,追趕與并肩,被海外企業壟斷的存儲市場正不斷涌現“中國廠商身影”。恰逢全球存儲市場景氣高企的周期,量價齊升背景下,存儲芯片國產化進程更是引起一片聚焦。
就在近日,國產DRAM存儲器之光長鑫存儲第二期12寸廠房舉行了奠基儀式。據悉,這座新廠房是為將來進入1y nm以下工藝節點(接近15nm工藝)所做的前期準備。長鑫存儲晶圓制造基地項目共分為三期建設三座12寸DRAM存儲器晶圓廠,打造集研發、生產和銷售于一身的存儲器IDM國產化基地,預計三期滿產后產能可達36萬片/月。
2017年3月,長鑫存儲項目一期開工建設;2018年1月,廠房建設完成,開始設備搬入,并且陸續完成安裝和驗機,創下同期芯片先進制造廠*快速度;2018年7月,一期開始工藝投片驗證;2019年9月,長鑫存儲宣布自主研發的8Gb DDR4正式量產,采用19nm工藝打造,繼而成為國內首個國產內存供應商,打破國產DRAM內存芯片過去“零”的紀錄。此次長鑫二期項目奠基,表明已經吹響了下一個工藝節點的號角。
根據長鑫存儲官網介紹,公司產品目前已有DDR4內存芯片、LPDDR4X內存芯片和DDR4模組。
DDR4內存芯片是第四代雙倍速率同步動態隨機存儲器。相較于上一代DDR3內存芯片, DDR4內存芯片擁有更快的數據傳輸速率、更穩定的性能和更低的能耗。長鑫存儲自主研發的DDR4 內存芯片滿足市場主流需求,可應用于臺式機、筆記本、服務器、消費電子類產品等領域。
LPDDR4X內存芯片為第四代超低功耗雙倍速率同步動態隨機存儲器, 采用了LVSTL的低功耗接口及多項降低功耗的設計。在高速傳輸上, LPDDR4X內存芯片相較于第三代有著更優越出色的低耗表現,服務于性能更高、功耗更低的移動設備。
DDR4模組是第四代高速模組,相較于DDR3模組,性能和帶寬顯著提升,*高速率可達3200Mbps。 DDR4模組是目前內存市場主流產品,可服務于個人電腦和服務器等傳統市場,以及人工智能和物聯網等新興市場。
值得補充的是,在技術上,DARM分為DDR系列、LPDDR系列、GDDR系列和HBM系列。DDR是內存模塊中使輸出增加一倍的技術,在當前內存技術領域占據主流;而LPDDR指的是低功耗雙倍數據傳輸率,目的是為降低存儲器功耗。
根據長鑫存儲在此前的技術路線圖,DRAM芯片自主研發之路是從19nm(10G1工藝)切入,2019年19nm DDR4、LPDDR4存儲芯片陸續量產,當前正在研發17nm(10G3工藝),中間跳過10G2工藝,之后擬發10G4工藝節點(接近國際大廠15nm/1ynm工藝)。此外,據市場消息稱,長鑫將在2021年完成17nm工藝DDR5和LPDDR5的研發。按照國際大廠在DRAM工藝技術上的推進計劃,10nm級工藝經歷兩次技術迭代,*初為1x nm,介于17~19nm之間;1y nm在14~16nm之間,*新的1z nm在11~13nm之間。
歷經2019年內存市場“崩盤”,近來隨著半導體產業進入超級循環周期,存儲器市況也一同進入上升周期。事實上,去年以來,5G、消費電子、物聯網等市場快速發展,加之疫情下在線工作/學習模式興起,存儲需求大幅拉高,推動存儲器產業持續成長。
供需缺口拉大下,存儲芯片一路上漲。其中,2021年第二季度DRAM報價漲幅已進入全年峰值,從4月至6月累計漲幅將達到20~25%。根據TrendForce預測,存儲器原廠庫存偏低,DRAM原廠平均庫存僅3~4周,預估2021年第三季度整體DRAM價格將續漲約3~8%。IC Insights也上調對產值預估,預期全年將成長41%,而且看好下半年價格繼續上漲。
DRAM市況進入上升周期,在整體供貨短缺下,國內對DRAM國產化需求自然就更為迫切,而大廠如長鑫存儲正在加大馬力提升產能。此前,據合肥產投集團消息稱,截至2020年底,長鑫存儲12寸存儲器晶圓制造基地項目提前達到4萬片/月產能,開始啟動6萬片/月產能建設,實現從投產到量產再到批量銷售的關鍵跨越。
從合肥長鑫迅猛提升的投片量也可看出,長鑫對沖刺DRAM市場的積極性。2020年*一季度,長鑫投片量為1萬片/月,而到了第四季度,快速提升至4.5萬片/月,TrendForce甚至預估,長鑫存儲2021年四季度投片量將達8.5萬片/月。
市場前景可期,業界預期,長鑫存儲將在2021年進入規模量產的關鍵期。而隨著此次合肥長鑫DRAM擴產和先進工藝研發的舉動,無疑是為國產DRAM內存芯片注入了一針強心劑。值得一提的是,繼2020年底完成一輪百億融資后,2021年初,市場再度傳出長鑫存儲“謀劃”二輪超百億融資。
盡管合肥長鑫腳步加速,但仍舊要面對國際大廠的高墻聳立。據Tom Coughlin的市場報告顯示,2020年,長鑫每月交付DRAM晶圓約占全球DRAM晶圓總量的2.9%。盡管長鑫投片量在提升,但與三星、海力士、美光三大巨頭的份額相比,作為DRAM新兵的長鑫存儲差距仍然顯眼。
此外,雖然長鑫一直在投入并增加產能,但DRAM巨頭同樣沒有停下腳步。三星在2020年投資了數十億美元用于擴充存儲產能;海力士表示,已在韓國耗資超30億美元完成了新DRAM生產基地建設,在國內工廠增加了DRAM產能;此外,南亞科也宣布將投資107億美元建立新的10nm級DRAM晶圓廠,該晶圓廠預計將于2024年開始商用,*一階段的月產能為1.5萬片。
另外在DRAM技術上,與三星等一線DRAM廠商相比,長鑫存儲的技術要落后很多。據悉,1z nm(15nm)是目前三星量產DRAM時的*先進技術,三星已計劃在2021年下半年采用14nm節點極紫外線(EUV)光刻技術進行量產,其中15nm技術用于生產單層DRAM,14nm用于生產多層DRAM。海力士計劃在2021年底完成第四代10nm級(1a)EUV節點技術開發并進入量產的目標,至于*早進入1a DRAM量產階段的美光,也計劃從2021年起將EUV光刻技術應用于1a DRAM,2022年將EUV光刻技術應用于更新一代的1β DRAM。
顯而易見的是,在DRAM巨頭廠商爭相發力下,合肥長鑫當前的舉動不會對當前DRAM市場格局產生什么影響。不過,也有業內人士認為,受益于長鑫存儲DRAM推出,國內存儲器可以實現中低端領域的部分替代,對國際DRAM存儲巨頭的市場策略具有一定的平衡作用。盡管當前格局難以挑動,但在存儲國產替代的路上,合肥長鑫正一步一腳努力前行。

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