僅兩年便量產19納米芯片,打破美韓技術壟斷,長鑫的內存破局之路
2019年全球芯片半導體市場總份額達到了5000億美元,其中存儲器行業的規模約為22%,高達1155億美元之多。
存儲器也被稱之為存儲芯片,基本以DRAM內存和NAND Flash閃存兩類為主。反觀全球存儲芯片市場基本形成了美日韓三國企業壟斷的格局,2019年NAND Flash市場,韓國三星以34%的市場份額位居第一,日本東芝和美國西部數據分別以19%、14%的份額位居第二第三位。而在當年的DRAM內存市場上,韓國三星、海力士和美國美光半導體,分別以45%、29%、21%的市場份額位居行業前三。
隨着國際半導體形勢日趨嚴峻、風起雲湧,2019年我國芯片的自給率僅為30%,而在2025年我們的目標是要實現70%的自給率,此時我們僅僅剩下不到5年的時間,為了在芯片供應上不被國外卡脖子,我們早已啓動了深謀遠慮的芯片佈局之路,特別在存儲芯片行業,主要有兩條破局路線。
NAND Flash閃存芯片方面,2016年中國紫光集團在武漢創立了長江存儲,兩年後,國內首顆32層堆棧的閃存芯片問世,實現了我國閃存行業真正意義上從無到有的突破,2019年5月長江存儲攻克64層堆棧閃存,當時全球領先的閃存為三星96層堆棧閃存,兩者相隔僅一代的距離。2020年4月長江存儲在自研Xtacking結構的基礎上,不再按部就班,直接跳過96層堆棧的研發,率先發布了世界首顆128層堆棧的QLC閃存。與此同時長江存儲在閃存芯片的產能上也沒落下,2020年6月國家存儲器二期基地正式開工,在一期基地產能的基礎上,長江存儲力求每月達到30萬片的產能。
中國整個半導體行業在閃存芯片領域,一絲希望之光正在全力刺穿黑夜的迷霧。
而在DRAM內存芯片方面,以合肥長鑫為代表的國內半導體企業正在蓄勢待發。
NANF Flash也被稱之為非易失性存儲設備,是存儲硬盤的重要組成部件,可以在斷電後仍然存儲數據信息。而研發難度更高的DRAM內存,相當於系統的運行內存,只能在短時間內保存數據,如果突遇斷電,存儲的信息就會丟失,但是其讀取數據的速度相較於閃存更快。
存儲器業界內有這樣一句話,能生產DRAM內存必定能生產NAND顆粒,可見DRAM研發的難度要更高一些。
而中國DRAM內存的興起,是從繼承和改進德國內存大廠奇夢達的技術開始。
2008年奇夢達攻克DRAM的關鍵技術——Buried Wordline堆疊式技術,當時在此基礎上生產的46納米內存,較上一代58納米的產品,晶圓數量增加了一倍,但恰巧當年全球DRAM市場行情破跌,2009年由於資金問題奇夢達宣佈破產,而Buried Wordline也被封存起來,這家擁有比肩三星海力士大廠內存專利和技術的公司,也側面反映了整個歐洲存儲器的衰落。
即使這樣瘦死的駱駝比馬大,奇夢達的Buried Wordline和上千萬份DRAM技術,最終授權給來自中國的半導體企業長鑫。結合奇夢達的內存技術,2017年剛剛成立的合肥長鑫廣納人才進行技術創新,在這幾年平穩將先前奇夢達封存的46納米技術,推進到了10納米級。但是合肥長鑫這個10納米準確來説應該是1x納米,因為當DRAM工藝突破20納米的大關後,工藝製程再往前就逐漸遇到了瓶頸,所以內存廠商們就將20納米以內的工藝區分為1x、1y、1z等製程節點,實際上1x相當於16至19納米工藝,1y對應14至16納米工藝,1z對應12至14納米工藝。
目前美國美光和韓國SK海力士的DRAM工藝水平已經達到1z納米,三星更是開始量產1z納米內存,所以説長鑫仍然還有一段距離要走。但是目前全球DRAM內存從1z納米之後往前推進也愈發困難,開發DRAM芯片的新材料是一種行之有效的方法,這段時間也是合肥長鑫的機遇期。
從2017年才開始成立的合肥長鑫,在不到兩年時間內研製出了國產首顆19納米的DRAM芯片,這就是DDR4內存芯片,2019年9月合肥長鑫正式開始量產DDR4內存,目前已經陸續開始向客户交付。而根據計劃,在今年年底左右長鑫的目標是將產能拓展到每月4萬片晶圓,產量預計將佔據全球市場的3%,全力從美韓內存的銅牆鐵壁中打開一條口子。
在此期間長鑫已經開始着手攻克17納米工藝的DRAM內存芯片,計劃將於2021年完成研發。在國內DRAM內存長期處於空白的關鍵時刻,合肥長鑫無疑像黑暗中的一絲曙光,引領着國內存儲器廠商向前邁進。