國産內存年底量产 但前路依旧漫漫

國産內存年底量产 但前路依旧漫漫

本月初,紫光集团旗下長江存儲正式宣布,其64层堆栈3D NAND闪存已开始量产。CTY顯卡之家

虽然國産3D NAND已经取得了突破了,但是在DRAM內存芯片领域,国内依然是一片空白。原本被寄予厚望的福建晋华,由于遭遇美国“禁令”,已长期处于停摆状态。CTY顯卡之家

受此影響,碩果僅存的合肥長鑫存儲不得不小心翼翼,放慢節奏,強化合規,穩紮穩打。CTY顯卡之家

根據最新的消息顯示,目前合肥长鑫的DRAM研发进展顺利,已经提前进行机台安装,有望在今年年底顺利量产國産DRAM內存。CTY顯卡之家

另外,紫光集团在3D NAND领域取得突破之后,也开始进军DRAM领域,力求在2021年量产。CTY顯卡之家

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长鑫存储:有望年底量产DDR4內存CTY顯卡之家

2017年9月,国家大基金宣布入股國産存储芯片厂商兆易创新,取得约11%股权,成为了其第二大股东。随后,兆易创新宣布与合肥市产业投资控股集团签署合作协议,研发19纳米制程的12吋晶圆DRAM,预算为人民币180亿元,兆易创新出资20%。CTY顯卡之家

目标是研发19nm工艺的DRAM內存,预计在2018年12月31日前研发成功,即实现产品良率(测试电性良好的芯片占整个晶圆的比例)不低于10%。CTY顯卡之家

而該項目依托的就是合肥睿力集成,由長鑫集成控股,而長鑫集成則是長鑫存儲的母公司。CTY顯卡之家

相對于兆易創新來說,成立于2016年的長鑫存儲還只是一家初創公司。但是,長鑫存儲並不是從0開始,而是站在巨人的肩膀上前行。CTY顯卡之家

在5月15日的GSA Memory+论坛上,长鑫存储的董事长兼CEO朱一明先生首次对外公开表示,長鑫存儲的DRAM技術主要來自于已破産的德系DRAM廠商奇夢達。CTY顯卡之家

朱一明也強調長鑫存儲通過與奇夢達的合作,將一千多萬份有關DRAM的技術文件及2.8TB數據收歸囊中,這也是公司最初的技術來源之一。CTY顯卡之家

長鑫存儲在所接收技術和國際合作的基礎上,利用專用研發線,展開世界速度的快速叠代研發,已持續投入晶圓超過15000片。CTY顯卡之家

建立了嚴謹合規的研發體系並結合當前先進設備完成了大幅度的工藝改進,開發出獨有的技術體系,拉近了與世界先進水平的技術差距。CTY顯卡之家

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長鑫存儲的DRAM項目總投資超過72億美元(495億人民幣),項目建設三期工程,一期建設的是12英寸晶圓廠,建成後月産能爲12.5萬片晶圓。CTY顯卡之家

據朱一明介紹,長鑫存儲花了14個月的時間就完成了晶圓廠建設,一共花費25億美金用在研發和資本支出。CTY顯卡之家

另外去年福建晉華由于與美光的專利糾紛,最終導致晉華被禁運,徹底停擺。而這也對長鑫存儲造成了一定的影響。因此,長鑫存儲也格外的低調,格外的重視研發的合規和IP策略。朱一明當時表示,長鑫存儲已經擁有16000項專利申請。CTY顯卡之家

资料显示,目前长鑫存储开发的是19nm工艺的DRAM內存芯片,去年底已经推出了8Gb DDR4內存样品,今年三季度推出8Gb LPDDR4內存样品。CTY顯卡之家

根據最新的消息顯示,目前合肥长鑫的DRAM研发进展顺利,已经提前进行机台安装,有望在今年年底顺利量产國産DRAM內存,月产能将达到2万片晶圆,后续会不断提升到12.5万片晶圆/月的目标产能。CTY顯卡之家

虽然长鑫存储的19nm 8Gb DDR4內存与美光、三星等公司的先进的第三代10nm工艺內存还有一两代的代差,但是量产推向市场还是可以的,因为市面上很多內存条也就是这个规格,用于制备单条8GB、16GB的內存条也没有问题。CTY顯卡之家

可以說,這個起點還是非常高的,但後續的良率、産能提升才是關鍵。另外還需要加快縮小與美光、三星等DRAM廠商的技術差距。CTY顯卡之家

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根据长鑫存储去年透露DRAM项目规划就显示,长鑫存储计划在2018年底量产8Gb DDR4工程样品;2019年3季度量产8Gb LPDDR4;2019年底实现产能2万片/月;2020年开始规划二厂建设;2021年完成17纳米技术研发。CTY顯卡之家

從目前來看,長鑫存儲基本是按照既定的計劃在走。CTY顯卡之家

紫光集團:2021年量産DRAMCTY顯卡之家

早在今年6月30日晚间,紫光集团发布公告称,决定组建紫光集团DRAM事业群,全力加速发展國産內存。随后,在今年8月底,紫光集团又跟重庆市政府签署投资协议,宣布在重庆建设DRAM事业群总部及內存芯片工厂,预计今年底动工,2021年正式量产內存。CTY顯卡之家

據知情人透露,紫光集團早在2015年即開始布局DRAM,延攬高啓全加入紫光集團就是布局的開始,在高啓全加入紫光集團的同時,紫光國微(原名同方國芯)收購了任奇偉團隊所創辦的公司(現在的西安紫光國芯),任奇偉團隊的前身是奇夢達公司的西安研發中心,任奇偉團隊一直從事DRAM的研發工作,目前團隊人數約500人。CTY顯卡之家

從紫光國微的年報披露情況看,該團隊的DRAM産品銷售收入每年約在5~6億人民幣之間,其産品自行設計,在境外代工。CTY顯卡之家

2015年,紫光集团还试图通过收购美光进入DRAM和3D NAND领域,但收购美光受到美国政府的阻击,未能如愿以偿。CTY顯卡之家

不过,目前全球的存储芯片三巨头,三星、海力士、美光,都是既做DRAM又做3D NAND。CTY顯卡之家

據知情人透露,紫光集团在收购美光遇阻后,原计划通过自行研发先进入DRAM领域,然后再进入3D NAND,但在国家集成电路产业基金的协调下,紫光和湖北省、武汉市合作,与国家集成电路产业基金一起,在武汉新芯的基础上,组建了長江存儲,制定了先三维闪存,后DRAM的战略,同时布局DRAM的研发,积蓄DRAM的工艺人才。CTY顯卡之家

據知情人透露,紫光集团借助長江存儲和武汉新芯的平台,聚集了大量的3D NAND和DRAM的工艺研发人员,工艺研发人员人数近2000人。目前長江存儲和武汉新芯的员工人数近6000人。CTY顯卡之家

需要指出的是,紫光自主研发內存可能需要3到5年时间,这意味着即便2021年厂房建好了,內存生产也只可能是小批量的,大规模的量产可能要等2022年了。CTY顯卡之家

技術來源都是奇夢達?未來發展或受限CTY顯卡之家

從前面的介紹來看,長鑫存儲和紫光集團的DRAM技術來源似乎主要都是奇夢達。CTY顯卡之家

而奇夢達的DRAM技術主要以溝槽式DRAM技術爲主,而當前美光、三星等DRAM大廠都采用的是堆棧式技術。CTY顯卡之家

DRAM的制造中以電容定義的方法區分,主要分爲堆棧式(Stack)和深溝槽式(Trench)電容器兩大類型。溝槽式DRAM的電容在柵極下方,堆棧式DRAM的電容器則在柵極上方,是這兩種DRAM最大的差異。CTY顯卡之家

在沟槽式DRAM的制造中,必须先在基板蚀刻出沟槽,然后在沟槽中沉积出介电层,以形成电容器,然后在电容器上方再制造出栅极,构成完整的DRAM Cell。CTY顯卡之家

這種工藝最大的技術挑戰有二,一是隨著線寬越來越細,溝槽的寬深比跟著增加,如何蝕刻出這種溝槽,是相當大的技術挑戰。其次,在進行沈積工藝時,由于溝槽的開口越來越細,要在溝槽裏面沈積足夠的介電材料,形成容值夠高的電容器,也越來越難。CTY顯卡之家

相較之下,堆棧式DRAM則沒有上述問題,因此隨著工藝節點越往前推進,溝槽式DRAM的采用者越來越少。CTY顯卡之家

當然,這並不是說長鑫存儲、紫光集團的技術來源于奇夢達,就一定會完全沿著奇夢達的老路來走。但是,目前堆棧式DRAM技術已經相當成熟,要想繞開美光、三星的專利圍堵,顯然是非常的困難。CTY顯卡之家

此前,另外一家國産DRAM厂商——福建晋华选择的就是堆栈式DRAM路线,而其DRAM技术来源则是与台湾联电的合作。整体晋华项目的第 1 期,总计将投入 53 亿美元,并将于 2018 年第 3 季正式投产,届时导入 32 纳米制程的 12 寸晶圆月产能,预计达到 6 万片的规模。公司目标最终推出 20 纳米产品,规划到 2025 年四期建成月产能 24 万片。CTY顯卡之家

但是,台灣聯電的DRAM技術來源是否是完全自研呢?CTY顯卡之家

2017年9月,美光在台湾控告联电,指控从美光跳槽到联电的员工窃取DRAM商业秘密,涉嫌将美光 DRAM 技术泄漏给联电,帮助联电开发32nm DRAM。随后战火开始蔓延至福建晋华。CTY顯卡之家

2017年12月,美光科技在美國加州提起民事訴訟,控告聯電及福建晉華侵害其DRAM的商業機密。值得注意的是,2017年2月,聯電資深副總經理陳正坤出任晉華集成總經理,而其正是前美光高層。CTY顯卡之家

随后,福建晋华在国内起诉美光自有品牌Crucial英睿达MX300 2.5-inch SSD 525GB固态硬盘以及Crucial DDR4 2133 8G笔记本內存条等十余款自有品牌产品涉嫌侵害晋华专利。CTY顯卡之家

虽然美光与晋华的在中国的专利纠纷仍在诉中,不过2018年7月3日,中国福州中级人民法院发布针对美光半导体(西安)及(上海)的诉中禁令,禁止美光在中国销售 26个DRAM 与FLASH 产品,包含相关的固态硬盘 SSD 与记忆卡产品。CTY顯卡之家

隨後,美國當地時間2018年10月29日,美國商務部宣布出于維護國家安全的考量,將晉華列入出口管制實體清單。很快,美系的供應商開始撤出晉華及中斷對于晉華的支持。10月31日,聯電也宣布暫停爲福建晉華提供研發協助。至此,福建晉華正式陷入停擺。CTY顯卡之家

從福建晉華的教訓當中,我們不難看出,美光等DRAM大廠是不可能坐視其他新的競爭對手成長壯大起來的。如果選擇與其相同或相近的DRAM技術路線,則有可能被其所擁有的DRAM專利布局所封堵,因此另辟蹊徑選擇走“奇夢達”之前走的溝槽式DRAM技術路線確實是一個相對安全的路徑。CTY顯卡之家

但是,正如前面所说的,沟槽式DRAM技术路线有着其自身的“缺陷”,在现有工艺下去做可能不会有问题,但是随着DRAM制程工艺往10nm、5nm、3nm......更先进的制程工艺走下去的时候,沟槽式DRAM技术将会遇到更大的问题。所以,如何在避开美光、三星等国外DRAM大厂的专利围堵的情况下,寻找到一条可持续走下去的技术路线成为了國産DRAM破局的关键。CTY顯卡之家

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