在IT之家上一篇《風起于小米10 ，浪成于LPDDR5身后的內(nèi)存江湖（上）》中，汐元為大家簡單科普了一下被小米10帶火的LPDDR5內(nèi)存到底是什么，順便梳理了一下LPDDR內(nèi)存的演進之路。
按照計劃，這一篇將和廣大IT之家小伙伴們分享一下目前DRAM存儲市場的發(fā)展情況，以及中國在DRAM領域的進展。無論是否考慮目前的國際形勢，中國在半導體產(chǎn)業(yè)自力更生的這一步是勢必要邁出的，所以本文也會介紹一下當下國產(chǎn)DRAM內(nèi)存產(chǎn)業(yè)究竟走到了哪一步。
一、共同瞄準1Z納米工藝
經(jīng)常刷IT之家的小伙伴們一定都了解，計算機系統(tǒng)結構的存儲器包括三大種：緩存、內(nèi)存和存儲。
緩存通常用的是SRAM，雖然對運行速度要求最高，但容量等需求這么多年沒太大變化。存儲是指我們平時所說的閃存，包括硬盤、U盤等，它的容量需求增長過快，存儲介質(zhì)也在發(fā)生變化。
▲圖自：torange
所以，只有內(nèi)存DRAM的市場一直以來最穩(wěn)固，規(guī)模最大。
就DRAM市場格局來說，經(jīng)過過去五十多年的競爭和發(fā)展，現(xiàn)在全球DRAM市場已經(jīng)形成一個寡頭壟斷的局面。
根據(jù)公開資料信息，2018年三星、SK海力士和美光在DRAM全球市場中占比分別為46%，29%，21%，三家占比加起來超過95%。
LPDDR自然也是以這三家供應商為主。
在工藝制程方面，內(nèi)存也不像CPU那樣正朝著5nm、3nm進發(fā)。在工藝進入20nm之后，內(nèi)存的制造難度就越來越高了，行業(yè)也遭遇了一些瓶頸。在10納米級別上，行業(yè)將它分成了3代節(jié)點，分別是1Xnm（16-19nm）、1Ynm（14-16nm）、1Znm（12-14nm）。
以目前最厲害的三星為例。下面這張圖是三星官方給出的LPDDR內(nèi)存量產(chǎn)歷史：
可以看到，在2018年的7月，三星已開始量產(chǎn)1Y納米工藝的LPDDR4X內(nèi)存。
再往后，2019年3月，他們已經(jīng)在開發(fā)1Z納米工藝的DRAM，當時計劃在2019年下半年開始量產(chǎn)。
這個技術進度已經(jīng)是三巨頭里比較領先的了。
LPDDR5方面，三星在2018年7月即開發(fā)出了8Gb的LPDDR5內(nèi)存，然后在2019年7月18日，已經(jīng)開始為高端智能手機量產(chǎn)12Gb LPDDR5內(nèi)存，采用的工藝是1Y納米。
IT之家之前報道了三星Galaxy S20發(fā)布的新聞，我們看到，目前三星也已經(jīng)搞定了16Gb LPDDR5。
我們知道，小米10系列的LPDDR5供應商同時包含三星和美光。并且小米10系列先期采用的是美光的LPDDR5。事實上，美光在LPDDR工藝研發(fā)的進展上也比較順利。例如這次交付給小米10的LPDDR5內(nèi)存采用的也是1Y納米工藝。
另外，美光在2019年8月已經(jīng)開始量產(chǎn)1Z納米的DRAM（16Gb DDR4），并計劃在今年晚些時候推出相關產(chǎn)品。
海力士方面進度稍慢一些，他們在2019年4月才宣布將銷售1Y納米工藝的內(nèi)存芯片，今年CES 2020上，也只是展示了LPDDR5原型內(nèi)存解決方案。他們目前正在努力提高1Znm工藝16Gb DDR4的量產(chǎn)，并在積極拓展到LPDDR5等市場，同樣預計在今年大規(guī)模量產(chǎn)。
總體來說，1Z納米的工藝是行業(yè)巨頭們接下來攻關的重點，并且不出意外的話會在今年晚些時候我們就會看到實際的產(chǎn)品。當然啦，未必是適用于手機的LPDDR內(nèi)存。
二、中國DRAM產(chǎn)業(yè)，櫛風沐雨四十年，迎追趕良機
先和IT之家小伙伴們分享一組比較扎心的數(shù)據(jù)。
根據(jù)IC Insights的調(diào)查報告，2016年，中國本地的市場消耗 1070 億美元半導體產(chǎn)品，需求量占全球30%左右。
而根據(jù)光大證券《2017年中國集成電路產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析》報告中給出的中國核心集成電路的自給率數(shù)據(jù)，DRAM的自給率為0%。基本是完全依賴進口的狀態(tài)。
當然，這些是2016年、2017年的數(shù)據(jù)，而在距今的幾年時間里，國內(nèi)DRAM產(chǎn)業(yè)也取得了一些可喜的進展，我們下面會說。
剛才汐元介紹了DRAM全球的產(chǎn)業(yè)格局，基本情況相信大家也了解了。
那么在這樣一個寡頭壟斷的局勢下，中國DRAM存儲產(chǎn)業(yè)有破局的機會嗎？我們究竟又處在哪一步？
下面，汐元不妨和大家講一講中國DRAM產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況。
說起來，中國DRAM產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起步其實也不晚，至今已經(jīng)有了40多年的發(fā)展歷史，只是受到技術、市場、產(chǎn)業(yè)鏈等因素的影響，沒有真正發(fā)展成一個成熟的產(chǎn)業(yè)體系。
1975年，北京大學物理系半導體研究小組，由王陽元等人，在109廠采用硅柵N溝道技術，生產(chǎn)出中國第一塊1K DRAM。
1978年，中科院半導體所成功研制4K DRAM；接著在1981年，又成功研制了16K DRAM。
1986年-1989 年，由中科院742 廠和永川半導體所無錫分所合并成立的華晶電子集團，成功研制了中國人第一塊 64k DRAM，采用的是 2.5 微米工藝。
到了90年代，中國的DRAM產(chǎn)業(yè)開始嘗試了早期的市場化探索。
其中，無錫華晶電子在國務院八五計劃（1990-1995） 15 億元資金的支持下建設了月產(chǎn)能1.2萬片6英寸晶圓廠，并在1993年首次成功研發(fā) 256K DRAM。
▲華晶微電子的前身，無錫742廠
1995年和1999年，當時的首鋼NEC和華虹NEC分別推出了4M DRAM和64M DRAM內(nèi)存芯片，特別是后者采用了0.35微米工藝，在產(chǎn)品上也達到了當時行業(yè)的主流水平。
首鋼NEC和華虹NEC均有當時的IT巨頭日本NEC公司入資背景。例如華虹NEC是由上海市政府5 億美元組建的華虹微電子與日本 NEC共同成立，日本NEC出資2億美元。
類似的探索大約到21世紀前十年，這段時間以政府扶持、自主研發(fā)+技術引進為主要特點。
這一時期的探索最終沒有很成功，主要是受到了技術、設備封鎖以及海外合作廠商的衰落等因素的影響，但這些也為中國DRAM產(chǎn)業(yè)積累了寶貴的經(jīng)驗和人才基礎。
2010年以后，中國的DRAM產(chǎn)業(yè)獲得了新的發(fā)展局面。
這一時期，出海并購成為主要的特點。這里舉例兩個重要的并購事件，分別是2015年的紫光收購奇夢達和大陸資本收購 ISSI。
先說第一個。奇夢達的前身是德國英飛凌科技2003年在中國西安成立的存儲器事業(yè)部，后來獨立成了奇夢達科技。所以，它是德系的。
不過，奇夢達科技后來發(fā)展遭遇了困難，在2009年破產(chǎn)了。同一年，它被浪潮集團收購，更名為西安華芯半導體有限公司。
再后來，就是2015年，紫光集團旗下的紫光國芯股份有限公司收購了西安華芯半導體（也就是我們說的奇夢達），收購后的公司名為西安紫光國芯半導體有限公司。
這一次收購填補了國內(nèi)DRAM芯片設計的空白。2017年，紫光已經(jīng)在開展DDR4存儲芯片和模組的設計與開發(fā)，當時IT之家也作了相關報道。
不過，紫光的業(yè)務重心并不在DRAM上，當時雖然這么說，但似乎一直到2019年才有了實際動作。
第二個是大陸資本收購 ISSI。ISSI是成立于1988年的美國公司，擅長設計、開發(fā)高速、低功耗SRAM以及中/低密度的DRAM、NOR閃存產(chǎn)品，主要應用于汽車、工業(yè)、醫(yī)療、消費電子等專業(yè)領域。
ISSI于2015年12月從納斯達克退市，以武岳峰資本為主的中國資本聯(lián)合體完成對ISSI的私有化收購，私有化主體為北京矽成。這次私有化過程中就遭到了美國Cypress的阻撓。后來，北京矽成也先后差點被兆易創(chuàng)新、思源電氣收購，最終落地為北京君正實現(xiàn)資本化。整個過程也是一波三折。
總得來說，收購ISSI標志著海外 DRAM 廠商第一次整體整合進中國存儲產(chǎn)業(yè)之中。
不過，這兩次重要收購為國產(chǎn)DRAM存儲市場帶來的都是芯片設計的能力，而不是從設計到制造到封裝測試的系統(tǒng)化能力（IDM）。
而從2014年開始到現(xiàn)在，中國存儲產(chǎn)業(yè)才真正開始向IDM 時代邁進。
目前，國產(chǎn)DRAM市場的主要玩家包括紫光國芯、福建晉華、合肥長鑫、長江存儲等。其中合肥長鑫是目前比較被看好的。
因為近些年中國在半導體存儲器產(chǎn)業(yè)的集中投資逐見成效，如果中國建立的存儲器企業(yè)一旦實現(xiàn)量產(chǎn)，對于行業(yè)巨頭將構成很大威脅。前面我們說了，全球半導體需求將近1/3來自中國，如果中國能自給自足，這些巨頭們還怎么做生意？
從2016年開始，美國存儲巨頭美光就開始陸續(xù)對臺灣的聯(lián)電和大陸的福建晉華發(fā)起訴訟，訴訟理由無外乎侵犯知識產(chǎn)權等，但這些訴訟要么沒有結果，要么被美國聯(lián)邦法院駁回。這里插一句，臺灣聯(lián)電和福建晉華此前曾建立合作關系。
▲圖自：福建晉華官網(wǎng)
這些訴訟糾紛只是開始。
終于，2018年10月30日，美國商務部發(fā)布公告，確認實施美國工業(yè)安全局BIS將福建晉華添加進實體清單的決定，規(guī)定所有美國公司在沒有申請?zhí)厥饣砻獾那疤嵯拢坏脤Ω＝〞x華銷售所有軟件及設備和技術服務。
這道禁令無疑讓剛剛有所起色的國產(chǎn)DRAM存儲市場頓時又陷入陰霾。
而作為我國“十三五”集成電路重大產(chǎn)能布局規(guī)劃中企業(yè)的福建晉華，成了第二個中興，原來2018年底的DRAM量產(chǎn)計劃也被擱置，目前進度不理想。
同時業(yè)界也在擔憂中國另一家DRAM關鍵大廠合肥長鑫存儲是否會成為下一個被鉗制的企業(yè)。
合肥長鑫存儲技術有限公司，是2016年5月由合肥市政府旗下投資平臺合肥產(chǎn)投與國內(nèi)細分存儲器領域的領軍企業(yè)兆易創(chuàng)新共同出資組建的，也是安徽省單體投資最大的工業(yè)項目。
事實上，2017年，美光就曾對從臺灣華亞科跳槽到合肥長鑫的上百名員工發(fā)存證信函，欲采取施壓手段，表明美光已經(jīng)在“關注”合肥長鑫。
▲圖自：合肥長鑫官網(wǎng)
一時間，業(yè)界揣測四起，眾說紛紜，其中大家討論的一個關鍵，就是合肥長鑫的技術是來源于哪里？
相信IT之家小伙伴們也明白這一點的重要性。首先我們必須保證自己采用的技術本身讓人挑不出問題。
終于在2019年5月，合肥長鑫對外表示，他們的DRAM 技術基礎來源于德系的奇夢達半導體。
沒錯，就是我們前面說到的在十年前就倒閉的奇夢達。
當年奇夢達在宣布破產(chǎn)前，已經(jīng)成功研發(fā)出DRAM的基礎堆疊式技術Buried Wordline（埋入式閘極字元線連結），且實驗室研發(fā)也已經(jīng)到了46nm的工藝，但是因為之前走了彎路，資金無以為繼，于是倒閉。
▲圖自：中國閃存市場峰會，長鑫存儲的演講環(huán)節(jié)
奇夢達雖然倒閉了，但他們的技術還是蠻先進的，并且“造?！绷撕脦准野雽w公司，其中就有合肥長鑫存儲。他們通過和奇夢達合作，獲得了一千多萬份有關DRAM的技術文件及2.8TB數(shù)據(jù)。
這些技術資料，正是合肥長鑫能夠進一步創(chuàng)新、發(fā)展的基礎，中國DRAM也才能夠延續(xù)火種。
▲圖自：中國閃存市場峰會，長鑫存儲的演講環(huán)節(jié)
目前，合肥長鑫已經(jīng)在2019年末開始量產(chǎn)國內(nèi)第一批19nm的8Gb LPDDR4內(nèi)存，即前面所說的1Xnm工藝。
這意味著他們已經(jīng)是國內(nèi)第一家也是唯一一家DRAM生產(chǎn)商，換句話說，他們也許就是我國DRAM自給率實現(xiàn)突破的第一步。
另外，合肥長鑫8Gb的DDR4內(nèi)存也于2019年底交付。同時，合肥長鑫計劃在 2021 年量產(chǎn)17nm工藝的DRAM芯片。
圖自：合肥長鑫DRAM技術路線圖
這些無疑承載著DRAM存儲國產(chǎn)化從零到一的希望。
更值得振奮的是，合肥長鑫也是全球第四家 DRAM 產(chǎn)品采用20納米以下工藝的廠商。
紫光國芯方面，2018年小規(guī)模量產(chǎn)過DDR4內(nèi)存，但2019年才真正切入到自主DRAM領域，建立DRAM事業(yè)群，預計2021年開始量產(chǎn)，進度上要慢一些。
而紫光集團旗下的長江存儲，一直以來主攻的領域是的3D NAND Flash閃存，不過隨著他們也和紫光共同研發(fā)DRAM，兩強合作，相信能很快趕上進度。
總得來說，說合肥長鑫是目前國產(chǎn)DRAM存儲的唯一希望也不為過。這并不是壞消息，說明我們還手握著追趕的希望。
三、總結：砥礪前行，終不負，有心人
僅從DRAM內(nèi)存的角度來說，中國企業(yè)無論是在技術還是產(chǎn)業(yè)鏈方面，距離全球頂尖的廠商都有較大的差距，產(chǎn)品自給率方面更是不容樂觀。
但是，我們也無需灰心，縱觀全球DRAM存儲市場，除了三星、海力士以及美光三巨頭外，從技術上講，中國也仍然是有一定的領先性的，這很關鍵。
中國的消費電子產(chǎn)業(yè)環(huán)境已經(jīng)成熟，半導體需求量巨大，而中國經(jīng)濟也在向著高附加值的產(chǎn)業(yè)結構轉型，中美貿(mào)易摩擦帶來的技術封鎖，讓半導體產(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)化被提到一個前所未有的高度。
同時，根據(jù)IC Insights的報告，全球半導體產(chǎn)業(yè)的轉移趨勢正是從美國向日本，然后向韓國、臺灣地區(qū)，接著向中國大陸轉移的過程。
于時于勢，中國正處在半導體產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化的良好時機，以及關鍵時刻。
以DRAM存儲產(chǎn)業(yè)為例，中國已經(jīng)經(jīng)歷了40多年的探索，篳路藍縷，慘淡經(jīng)營，很多人進來很多人離開，經(jīng)歷無數(shù)教訓、挫折、隱忍和韜晦，才換來寶貴的人才和技術積淀，才能保住趕超行業(yè)巨頭的“火種”。
接下來，我們需要進一步加大企業(yè)自主創(chuàng)新+國家意志支持的力度，堅定IDM的發(fā)展模式，進行產(chǎn)業(yè)全鏈路的布局，高度重視技術、專利的原創(chuàng)性，避開巨頭們的干擾、阻撓。
只有做到這些，才能在機遇和風險并存的產(chǎn)業(yè)環(huán)境中不斷前行，實現(xiàn)我們在半導體產(chǎn)業(yè)獨立自主的目標。
參考
DeepTech深科技，2019-05-16，《一家10年前破產(chǎn)的芯片廠，竟讓國內(nèi)存儲大業(yè)擺脫侵權疑慮？》。
半導體行業(yè)觀察，2020-02-10，《存儲，江湖》。
半導體行業(yè)觀察，2019-07-02 ，《美光 DRAM 路線圖深度解讀》。
ESM國際電子商情，2020-02-11，《LPDDR5 8GB放量起跳，三大原廠厲兵秣馬備產(chǎn)能》。
電子信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)，2020-02-12，《美光首推LPDDR5 芯片 將應用于小米10手機》。
國泰君安證券，2019-05-29，《DRAM：產(chǎn)業(yè)結構變化孕育中國玩家進場良機—芯片國產(chǎn)化專題報告之五》。
光大證券，2018-01-09，《半導體：中國崛起正當時》。
與非網(wǎng)，2020-01-15，《中國存儲技術獲得重大突破，全球存儲市場將變天？》。
財經(jīng)無忌，2018-11-16，《起底：福建晉華為何被美禁售》。
科技產(chǎn)業(yè)微觀察，2019-10-05，《存儲芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展深度解讀》。
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