國產(chǎn)內存年底量產(chǎn) 但前路依舊漫漫

本月初，紫光集團旗下長(cháng)江存儲正式宣布，其64層堆棧3D NAND閃存已開(kāi)始量產(chǎn)。

雖然國產(chǎn)3D NAND已經(jīng)取得了突破了，但是在DRAM內存芯片領(lǐng)域，國內依然是一片空白。原本被寄予厚望的福建晉華，由于遭遇美國“禁令”，已長(cháng)期處于停擺狀態(tài)。

受此影響，碩果僅存的合肥長(cháng)鑫存儲不得不小心翼翼，放慢節奏，強化合規，穩扎穩打。

根據最新的消息顯示，目前合肥長(cháng)鑫的DRAM研發(fā)進(jìn)展順利，已經(jīng)提前進(jìn)行機臺安裝，有望在今年年底順利量產(chǎn)國產(chǎn)DRAM內存。

另外，紫光集團在3D NAND領(lǐng)域取得突破之后，也開(kāi)始進(jìn)軍DRAM領(lǐng)域，力求在2021年量產(chǎn)。

長(cháng)鑫存儲：有望年底量產(chǎn)DDR4內存

2017年9月，國家大基金宣布入股國產(chǎn)存儲芯片廠(chǎng)商兆易創(chuàng )新，取得約11%股權，成為了其第二大股東。隨后，兆易創(chuàng )新宣布與合肥市產(chǎn)業(yè)投資控股集團簽署合作協(xié)議，研發(fā)19納米制程的12吋晶圓DRAM，預算為人民幣180億元，兆易創(chuàng )新出資20%。

目標是研發(fā)19nm工藝的DRAM內存，預計在2018年12月31日前研發(fā)成功，即實(shí)現產(chǎn)品良率（測試電性良好的芯片占整個(gè)晶圓的比例）不低于10%。

而該項目依托的就是合肥睿力集成，由長(cháng)鑫集成控股，而長(cháng)鑫集成則是長(cháng)鑫存儲的母公司。

相對于兆易創(chuàng )新來(lái)說(shuō)，成立于2016年的長(cháng)鑫存儲還只是一家初創(chuàng )公司。但是，長(cháng)鑫存儲并不是從0開(kāi)始，而是站在巨人的肩膀上前行。

在5月15日的GSA Memory+論壇上，長(cháng)鑫存儲的董事長(cháng)兼CEO朱一明先生首次對外公開(kāi)表示，長(cháng)鑫存儲的DRAM技術(shù)主要來(lái)自于已破產(chǎn)的德系DRAM廠(chǎng)商奇夢(mèng)達。

朱一明也強調長(cháng)鑫存儲通過(guò)與奇夢(mèng)達的合作，將一千多萬(wàn)份有關(guān)DRAM的技術(shù)文件及2.8TB數據收歸囊中，這也是公司最初的技術(shù)來(lái)源之一。

長(cháng)鑫存儲在所接收技術(shù)和國際合作的基礎上，利用專(zhuān)用研發(fā)線(xiàn)，展開(kāi)世界速度的快速迭代研發(fā)，已持續投入晶圓超過(guò)15000片。

建立了嚴謹合規的研發(fā)體系并結合當前先進(jìn)設備完成了大幅度的工藝改進(jìn)，開(kāi)發(fā)出獨有的技術(shù)體系，拉近了與世界先進(jìn)水平的技術(shù)差距。

長(cháng)鑫存儲的DRAM項目總投資超過(guò)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(chǎng)，建成后月產(chǎn)能為12.5萬(wàn)片晶圓。

據朱一明介紹，長(cháng)鑫存儲花了14個(gè)月的時(shí)間就完成了晶圓廠(chǎng)建設，一共花費25億美金用在研發(fā)和資本支出。

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

資料顯示，目前長(cháng)鑫存儲開(kāi)發(fā)的是19nm工藝的DRAM內存芯片，去年底已經(jīng)推出了8Gb DDR4內存樣品，今年三季度推出8Gb LPDDR4內存樣品。

根據最新的消息顯示，目前合肥長(cháng)鑫的DRAM研發(fā)進(jìn)展順利，已經(jīng)提前進(jìn)行機臺安裝，有望在今年年底順利量產(chǎn)國產(chǎn)DRAM內存，月產(chǎn)能將達到2萬(wàn)片晶圓，后續會(huì )不斷提升到12.5萬(wàn)片晶圓/月的目標產(chǎn)能。

雖然長(cháng)鑫存儲的19nm 8Gb DDR4內存與美光、三星等公司的先進(jìn)的第三代10nm工藝內存還有一兩代的代差，但是量產(chǎn)推向市場(chǎng)還是可以的，因為市面上很多內存條也就是這個(gè)規格，用于制備單條8GB、16GB的內存條也沒(méi)有問(wèn)題。

可以說(shuō)，這個(gè)起點(diǎn)還是非常高的，但后續的良率、產(chǎn)能提升才是關(guān)鍵。另外還需要加快縮小與美光、三星等DRAM廠(chǎng)商的技術(shù)差距。

根據長(cháng)鑫存儲去年透露DRAM項目規劃就顯示，長(cháng)鑫存儲計劃在2018年底量產(chǎn)8Gb DDR4工程樣品；2019年3季度量產(chǎn)8Gb LPDDR4；2019年底實(shí)現產(chǎn)能2萬(wàn)片/月；2020年開(kāi)始規劃二廠(chǎng)建設；2021年完成17納米技術(shù)研發(fā)。

從目前來(lái)看，長(cháng)鑫存儲基本是按照既定的計劃在走。

紫光集團：2021年量產(chǎn)DRAM

早在今年6月30日晚間，紫光集團發(fā)布公告稱(chēng)，決定組建紫光集團DRAM事業(yè)群，全力加速發(fā)展國產(chǎn)內存。隨后，在今年8月底，紫光集團又跟重慶市政府簽署投資協(xié)議，宣布在重慶建設DRAM事業(yè)群總部及內存芯片工廠(chǎng)，預計今年底動(dòng)工，2021年正式量產(chǎn)內存。

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

從紫光國微的年報披露情況看，該團隊的DRAM產(chǎn)品銷(xiāo)售收入每年約在5~6億人民幣之間，其產(chǎn)品自行設計，在境外代工。

2015年，紫光集團還試圖通過(guò)收購美光進(jìn)入DRAM和3D NAND領(lǐng)域，但收購美光受到美國政府的阻擊，未能如愿以?xún)敗?/p>

不過(guò)，目前全球的存儲芯片三巨頭，三星、海力士、美光，都是既做DRAM又做3D NAND。

據知情人透露，紫光集團在收購美光遇阻后，原計劃通過(guò)自行研發(fā)先進(jìn)入DRAM領(lǐng)域，然后再進(jìn)入3D NAND，但在國家集成電路產(chǎn)業(yè)基金的協(xié)調下，紫光和湖北省、武漢市合作，與國家集成電路產(chǎn)業(yè)基金一起，在武漢新芯的基礎上，組建了長(cháng)江存儲，制定了先三維閃存，后DRAM的戰略，同時(shí)布局DRAM的研發(fā)，積蓄DRAM的工藝人才。

據知情人透露，紫光集團借助長(cháng)江存儲和武漢新芯的平臺，聚集了大量的3D NAND和DRAM的工藝研發(fā)人員，工藝研發(fā)人員人數近2000人。目前長(cháng)江存儲和武漢新芯的員工人數近6000人。

需要指出的是，紫光自主研發(fā)內存可能需要3到5年時(shí)間，這意味著(zhù)即便2021年廠(chǎng)房建好了，內存生產(chǎn)也只可能是小批量的，大規模的量產(chǎn)可能要等2022年了。

技術(shù)來(lái)源都是奇夢(mèng)達？未來(lái)發(fā)展或受限

從前面的介紹來(lái)看，長(cháng)鑫存儲和紫光集團的DRAM技術(shù)來(lái)源似乎主要都是奇夢(mèng)達。

而奇夢(mèng)達的DRAM技術(shù)主要以溝槽式DRAM技術(shù)為主，而當前美光、三星等DRAM大廠(chǎng)都采用的是堆棧式技術(shù)。

DRAM的制造中以電容定義的方法區分，主要分為堆棧式（Stack）和深溝槽式（Trench）電容器兩大類(lèi)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。

在溝槽式DRAM的制造中，必須先在基板蝕刻出溝槽，然后在溝槽中沉積出介電層，以形成電容器，然后在電容器上方再制造出柵極，構成完整的DRAM Cell。

這種工藝最大的技術(shù)挑戰有二，一是隨著(zhù)線(xiàn)寬越來(lái)越細，溝槽的寬深比跟著(zhù)增加，如何蝕刻出這種溝槽，是相當大的技術(shù)挑戰。其次，在進(jìn)行沉積工藝時(shí)，由于溝槽的開(kāi)口越來(lái)越細，要在溝槽里面沉積足夠的介電材料，形成容值夠高的電容器，也越來(lái)越難。

相較之下，堆棧式DRAM則沒(méi)有上述問(wèn)題，因此隨著(zhù)工藝節點(diǎn)越往前推進(jìn)，溝槽式DRAM的采用者越來(lái)越少。

當然，這并不是說(shuō)長(cháng)鑫存儲、紫光集團的技術(shù)來(lái)源于奇夢(mèng)達，就一定會(huì )完全沿著(zhù)奇夢(mèng)達的老路來(lái)走。但是，目前堆棧式DRAM技術(shù)已經(jīng)相當成熟，要想繞開(kāi)美光、三星的專(zhuān)利圍堵，顯然是非常的困難。

此前，另外一家國產(chǎn)DRAM廠(chǎng)商——福建晉華選擇的就是堆棧式DRAM路線(xiàn)，而其DRAM技術(shù)來(lái)源則是與臺灣聯(lián)電的合作。整體晉華項目的第 1 期，總計將投入 53 億美元，并將于 2018 年第 3 季正式投產(chǎn)，屆時(shí)導入 32 納米制程的 12 寸晶圓月產(chǎn)能，預計達到 6 萬(wàn)片的規模。公司目標最終推出 20 納米產(chǎn)品，規劃到 2025 年四期建成月產(chǎn)能 24 萬(wàn)片。

但是，臺灣聯(lián)電的DRAM技術(shù)來(lái)源是否是完全自研呢？

2017年9月，美光在臺灣控告聯(lián)電，指控從美光跳槽到聯(lián)電的員工竊取DRAM商業(yè)秘密，涉嫌將美光 DRAM 技術(shù)泄漏給聯(lián)電，幫助聯(lián)電開(kāi)發(fā)32nm DRAM。隨后戰火開(kāi)始蔓延至福建晉華。

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

隨后，福建晉華在國內起訴美光自有品牌Crucial英睿達MX300 2.5-inch SSD 525GB固態(tài)硬盤(pán)以及Crucial DDR4 2133 8G筆記本內存條等十余款自有品牌產(chǎn)品涉嫌侵害晉華專(zhuān)利。

雖然美光與晉華的在中國的專(zhuān)利糾紛仍在訴中，不過(guò)2018年7月3日，中國福州中級人民法院發(fā)布針對美光半導體(西安)及(上海)的訴中禁令，禁止美光在中國銷(xiāo)售 26個(gè)DRAM 與FLASH 產(chǎn)品，包含相關(guān)的固態(tài)硬盤(pán) SSD 與記憶卡產(chǎn)品。

隨后，美國當地時(shí)間2018年10月29日，美國商務(wù)部宣布出于維護國家安全的考量，將晉華列入出口管制實(shí)體清單。很快，美系的供應商開(kāi)始撤出晉華及中斷對于晉華的支持。10月31日，聯(lián)電也宣布暫停為福建晉華提供研發(fā)協(xié)助。至此，福建晉華正式陷入停擺。

從福建晉華的教訓當中，我們不難看出，美光等DRAM大廠(chǎng)是不可能坐視其他新的競爭對手成長(cháng)壯大起來(lái)的。如果選擇與其相同或相近的DRAM技術(shù)路線(xiàn)，則有可能被其所擁有的DRAM專(zhuān)利布局所封堵，因此另辟蹊徑選擇走“奇夢(mèng)達”之前走的溝槽式DRAM技術(shù)路線(xiàn)確實(shí)是一個(gè)相對安全的路徑。

但是，正如前面所說(shuō)的，溝槽式DRAM技術(shù)路線(xiàn)有著(zhù)其自身的“缺陷”，在現有工藝下去做可能不會(huì )有問(wèn)題，但是隨著(zhù)DRAM制程工藝往10nm、5nm、3nm......更先進(jìn)的制程工藝走下去的時(shí)候，溝槽式DRAM技術(shù)將會(huì )遇到更大的問(wèn)題。所以，如何在避開(kāi)美光、三星等國外DRAM大廠(chǎng)的專(zhuān)利圍堵的情況下，尋找到一條可持續走下去的技術(shù)路線(xiàn)成為了國產(chǎn)DRAM破局的關(guān)鍵。