中國DRAM該如何突圍？_風聞

本文由公眾號半導體行業觀察（ID：icbank）轉載自【芯思想】，作者：趙元闖。

2018年，全球DRAM市場規模為1000億美元，其中三星、SK海力士、美光三大巨頭市場佔有率超過90%，呈現寡頭壟斷態勢。時值三大DRAM供應商壟斷市場多年，價格飆升，居高不下；即使價格波動，比起以前DRAM價格一天崩跌30%，現在一季下不足10%。對系統廠商來説，真可謂天下苦秦久矣。

中國是一個半導體存儲器的消費大國，消費了全球接近50%的存儲器產能。但目前國內相關技術積累薄弱，自給能力基本為零，完全失去控制能力。《國家集成電路產業發展推進綱要》發佈後，在關鍵核心技術國產替代浪潮的推動下，中國大陸迎難而上，開啓對DRAM的戰略佈局，力爭在這一高端產業上有所作為。就國家層面來講，如何切入該行業，切入的力度和規模有多大，這需要有一個清晰的產業定位。

2016年立項的合肥長鑫已累計投入25億美元研發費用，並投入巨資建成大陸第一座12英寸DRAM存儲器芯片製造廠，技術和產品研發有序開展，並已持續投入晶圓超過15000片，目前其8GB LPDDR4產品經客户測試後，指標符合要求，預計年底量產；福建晉華通過和聯電的合作，本已取得了相關技術，但由於和美光的訴訟，遭遇美國禁運，目前處於設備維持運轉階段；紫光集團於2019年6月30日宣佈重啓DRAM計劃，組建DRAM事業羣，委任刁石京為DRAM事業羣董事長，高啓全（Charles Kau）為DRAM事業羣首席執行官（CEO），並於2019年8月27日和重慶市人民政府簽署合作協議，在重慶兩江新區發起設立紫光國芯集成電路股份有限公司，建設DRAM存儲芯片製造工廠。

由於高投入、高風險性、長期性和超大規模等行業特點，回顧國際上其他地區的發展歷史和經驗，發展DRAM存儲器產業一定是國家戰略。儘管DRAM產業發展之路必將佈滿荊棘，但不管如何，中國大陸必定要擁有自身的DRAM製造能力。

一、血腥的DRAM存儲產業

1966年，IBM公司托馬斯·沃森研究中心（Thomas Watson Research Center）的研究人員時年34歲的羅伯特·登納德（Robert Dennard）博士提出了用金屬氧化物半導體（MOS）晶體管，來製作存儲器芯片的設想，同年研發成功1T/1C結構（一個晶體管加一個電容）的DRAM，並在1968年獲得專利。

自1966年至今已經過去50年，DRAM市場累計創造了超過1萬億美元產值。企業間摻雜着你死我活的生死搏殺。美國、日本、德國、韓國、中國台灣的企業，懷揣鉅額資金，高高興興地衝殺進來，卻大都丟盔棄甲黯然離開。包括開創DRAM產業的三大巨頭在內的無數名震世界的產業巨頭轟然倒地；英特爾、德州儀器和IBM，也分別在1985年、1998年和1999年，悽慘地退出了DRAM市場。

DRAM存儲產業發展的道路充滿血腥味，大魚吃小魚是毫無商量的餘地。下面簡單回顧一下DRAM的血腥史。

全球DRAM廠商歷史變遷

2009年前的DRAM產業版圖仍是戰國紛爭時期，全球DRAM供應商近10家，每一家都在豪賭，拼命蓋廠擴充產能，然供需反轉之際，價格有如自由落體般直線下滑，歐洲唯一DRAM玩家奇夢達（Qimonda) 在 2009 年宣告破產，黯然離場；2012年，日本唯一DRAM供應商爾必達（Elpida），搞“假破產”遊戲，想逼迫債務銀行，最後變成“真倒閉”。

也許奇夢達和爾必達的破產倒閉種下了今日全球DRAM產業寡佔市場的原因。

1、美國篇

1969年位於加州的先進內存系統公司（Advanced Memory System Inc.）正式推出首款商業化1K DRAM，其首個客户是霍尼韋爾（Honeywell）。 

1970年英特爾推出首款可大規模生產的1K DRAM芯片C1103，使得1bit只要1美分，從此開創了DRAM時代。1972年，C1103成為全球最暢銷的半導體芯片，基於此英特爾成為一家擁有1000名員工，年收入超過2000萬美元的公司；到1974年，英特爾佔據了全球82.9%的DRAM市場份額。

1971年德州儀器（TI）採用重新設計的3T1C結構，推出了2K DRAM產品，1973年推出成本更低、採用1T1C結構的4K DRAM，成為英特爾的強勁對手。

1969年從德州儀器離職的工程師創辦的莫斯泰克（Mostek）提出了CPU和DRAM集成的方案，並在1973年推出了針腳更少的4K DRAM，憑藉低成本，在內存市場取得優勢；1976年公司推出了採用雙層多晶硅柵工藝的MK4116，容量提高到16K，一舉擊敗英特爾，佔據了全球75%的市場份額，到1970年代後期，莫斯泰克一度佔據了全球DRAM市場85%的份額。

1978 年莫斯泰克的4名離職員工創立了美光，1981年自有晶圓廠開始投產64K DRAM。

1985年被DRAM折磨得遍體鱗傷的英特爾宣佈退出DRAM市場；德州儀器在1998年將存儲業務甩賣給美光後傷心地離開；1999年IBM將合資工廠出售給東芝後，悽慘地退出了DRAM市場。

進入2010年代，美光成為美國碩果僅存的一家存儲器公司。

2、日本篇

1970年代的王者當屬美國DRAM廠商無疑，但歷史的車輪滾滾向前，歷史的河流大浪淘沙，所以註定有一些東西遠遠地離我們而去。1980年的日本發力了，美國悲傷了。

1971年NEC公司推出了日本首個1K DRAM芯片，好像是緊追英特爾。但技術實力和產品性能與美國有着巨大差距，美國進入VLSI時代，日本還停留在LSI時代。

為攻破技術壁壘，1976年，由日本通產省牽頭，以日立（Hitachi）、三菱（Mitsubishi）、富士通（Fujitsu）、東芝（Toshiba）、NEC五大公司作為骨幹，聯合通產省的電氣技術實驗室（EIL）、日本工業技術研究院電子綜合研究所和計算機綜合研究所，組建“VLSI聯合研發體”，投資720 億日元（其中日本政府出資320億日元），攻堅超大規模集成電路DRAM的技術難關。1980年，日本VLSI聯合研發體宣告完成為期四年的“VLSI”項目，研發的主要成果包括各型電子束曝光裝置，採用紫外線、X射線、電子束的各型製版裝置、乾式蝕刻裝置等，各企業的技術整合，保證了DRAM量產良率高達80%，遠超美國的50%，構成了壓倒性的總體成本優勢，奠定了當時日本在DRAM市場的霸主地位。

於是，日本存儲企業趁勝追擊挑起價格戰，DRAM芯片從1981年的50美元降到1982年的5美元。1984年，日本DRAM產業進入技術爆發期，通產省電子所研製成功1M DRAM，三菱發佈4M DRAM的關鍵技術，日立開始採用1.5微米工藝生產DRAM，1986年東芝1M DRAM月產能超過100萬片。

日本廠商瘋狂衝擊美國市場，美國DRAM廠商招架不住節節敗退，1986年日本廠商在世界DRAM市場所佔的份額達到了80%。

由於未能把握消費級PC時代，加上美國限制，1990年代初日本DRAM達到頂峯後，市佔份額急速下滑，走向了衰落的開始。1999年，日立和NEC合併了他們的DRAM業務，成立了爾必達存儲器，富士通也從面向大型機的DRAM業務中撤出。2001年東芝將DRAM業務賣給了美光科技。2003年，三菱電機的DRAM業務被爾必達吸收。

隨着2012年爾必達的破產被美光收購，日本僅有的一家DRAM企業也不復存在。

3、韓國篇

進入90年代，存儲器市場的迅速增長，日美兩國的競爭，快速拉高了對技術、資金的要求。日本的勝出也讓韓國人明白，後發追趕者勢必要通過企業和政府的通力合作才能成功，否則單靠一個企業的力量將成為炮灰。

韓國聰明地借鑑了日本模式，舉全國力量發展核心技術。韓國政府在1975年公佈了扶持半導體產業的六年計劃，強調實現電子配件及半導體生產的本土化。這無疑為未來韓國半導體產業的自主發展奠定了堅實的基礎。

1986年10月韓國政府執行“VLSI共同開發技術計劃”，韓國政府出資，由韓國電子通信研究所牽頭，聯合三星、LG、現代三大集團以及韓國六所大學，聯合攻關DRAM的核心技術。隨後三年內，該計劃共投入1.1億美元，政府承擔57%的研發經費。

經由該計劃，韓國DRAM企業開始從仿製、研發走向自主創新。1983年在美光和CITRIX的支持下，三星完成64K DRAM研發，1984年量產，落後美國差不多10年；1988年三星完成4M DRAM研發，僅比日本晚6個月；1992年三星完成全球第一個64M DRAM研發；1994年三星將研發成本提升至9億美元，1996年三星完成全球第一個1GB DRAM（DDR2）研發。至此，韓國企業在存儲芯片領域一直處於世界領跑者地位。

在美國的幫助下，1992年，韓國三星超越日本NEC，首次成為世界第一大DRAM內存製造商，並在其後連續蟬聯了27年世界第一。

1999年韓國現代半導體與LG半導體合併，2001年從現代集團完成拆分，將公司名改為海力士（Hynix Semiconductor Inc）；金融危機時，海力士陷入破產邊緣，好在韓國財團的幫助和中國無錫的無私支持，加上SK的金援，海力士活下來了，並於2012年更名SK海力士。

目前，韓國持續在存儲芯片領域發力，長期保持着世界第一存儲芯片生產大國的地位。目前全球三大存儲器公司，韓國獨佔兩席。

4、台灣篇

芯思想公眾號8月曾發佈《大陸存儲發展要避免重蹈台灣存儲產業失敗覆轍》一文，對台灣DRAM產業失敗的原因有個初淺的討論。

説到台灣的存儲器發展史，可以追溯到1983年。茂矽和德碁（宏碁和德州儀器合資）被看作是台灣存儲行業的起步標杆。

1990年，台灣啓動了“次微米制程技術發展五年計劃”，但由於台灣缺乏自主核心技術，只圖快進快出，靠購買技術授權、製程設備來快速擴充產能、賺快錢的經營模式。

回顧台灣DRAM產業三十年發展之路，從逐步放棄自主研發，到完全依賴外國企業技術授權，再到代工模式遭遇金融危機重創，加上各大DRAM企業的技術授權不同，且各有盤算，無法形成統一體，最終落得滿盤皆輸。

2007年全球爆發經濟危機，2013年茂德破產，力晶被迫轉型晶圓代工躲過破產命運，華亞和瑞晶被近出售給美光，台灣幾大玩家全軍覆沒，只留下南亞在苟延殘喘。

5、歐洲篇

歐洲的飛利浦、西門子和意法半導體都曾涉足DRAM產業，都是和美資合作，但命運各不相同。

西門子（Siemens）的DRAM合作伙伴包括IBM和摩托羅拉（Motorola），先後成立多個合資工廠生產DRAM；1999年分拆半導體部門成立英飛凌（Infineon）；2006年英飛凌將存儲業務分拆成立奇夢達（Qimonda），2007年全球爆發經濟危機，2009年奇夢達破產。當年全球第二大存儲芯片公司僅僅存活了三年就灰飛煙散了。奇夢達雖然 已經成為過去，但是現在卻成了香勃勃，其專利可望成為中國存儲產業翻盤的利器。

飛利浦（Philips）在1994年與IBM合資設立 SubMicron Semiconductor Technologies GmbH，生產4M DRAM，並獲得IBM的16M DRAM技術授權。但在1998年IBM退出DRAM市場後，飛利浦及時退出了DRAM產業。

目前，只有三星電子、SK海力士和美光科技，佔據絕對壟斷地位，在DRAM市場呼風喚雨，數錢數到手抽筋。

二、中國發展DRAM恰逢其時****1、中國發展DRAM的儲備

1956年1月，中國政府提出“向科學進軍”，國務院制定科技發展12年規劃，根據國外發展電子器件的進程，提出了中國也要研究半導體科學，把半導體技術列為國家四大緊急措施之一。中國科學院應用物理所首先舉辦了半導體器件短期培訓班，請回國的半導體專家黃昆、吳錫九、黃敞、林蘭英、王守武、成眾志等講授半導體理論、晶體管制造技術和半導體線路；北京大學、復旦大學、吉林大學、廈門大學和南京大學聯合在北京大學開辦了半導體物理專業，共同培養第一批半導體人才，如包括中國科學院院士、北京大學教授王陽元，中國工程院院士、原華晶集團總工程師許居衍，原電子工業部總工程師俞忠鈺等。

1963年中央政府組建第四機械工業部，主管全國電子工業。此後，中國電子工業得到快速發展，上海和北京成為中國電子工業的南北兩大基地。

1975年，北京大學物理系半導體研究小組完成硅柵NMOS、硅柵PMOS、鋁柵NMOS三種技術方案，在109廠採用硅柵N溝道技術，生產出中國第一塊1K DRAM。比美國、日本要晚五年，但是比韓國、中國台灣要早。那時韓國、中國台灣根本就沒有電子工業科研基礎。

1978年中科院半導體所成功研製4K DRAM，1979年在109廠量產成功；1981年中科院半導體所研製成功16K DRAM（比韓國晚兩年）；1985年中科院半導體所研製成功64K DRAM（比韓國晚一年）；1993年無錫華晶製造出我國第一塊256K DRAM（比韓國晚七年）。

1991年成立的首鋼NEC，1995年開始採用6英寸1.2微米工藝生產4M DRAM（後來升級到16M）；華虹NEC在1999年9月開始採用8英寸0.35微米工藝技術生產當時主流的64M DRAM內存芯片，由於市場環境惡化，2004年開始轉型晶圓代工，退出了DRAM產業。NEC在中國的兩大DRAM合資項目最終雖然以失敗告終，但是為中國培養了第一批半導體存儲器製造人才。

進入21世紀，中芯國際2004年建成在北京建設中國第一座12英寸晶圓廠（Fab4），2006年才大規模量產80納米工藝，為奇夢達、爾必達代工生產DRAM。2008年由於中芯國際業務調整，完全退出了DRAM存儲器業務，中國大陸也就完全退出了DRAM存儲器業務。

2006年，海力士與意法半導體合資的8英寸和12英寸產線正式投產DRAM，目前已經成為SK海力士在全球最大的DRAM生產基地。同時為中國培養了一批產線工程師。

2006年，武漢新芯成立，和中芯國際簽訂了託管協議，由中芯國際給予武漢新芯以包括生產技術和人才在內的援助。最初決定生產DRAM，孰料工廠還未完工，就遭遇全球DRAM價格崩盤。武漢新芯果斷放棄DRAM生產，而是轉向NOR閃存產品。2008年9月，武漢新芯牽手飛索半導體（Spansion）半導體。其後飛索半導體向武漢新芯轉移65nm、43nm、32nm相關生產工藝及技術，武漢新芯成為飛索半導體的重要生產基地，為其提供NOR Flash產品代工。2016年在長江存儲入主後，適時進行了DRAM的研發。

2009年被浪潮集團收購德國奇夢達西安設計公司成立西安華芯，保住了一個從事DRAM設計十年以上的工程師團隊；研發團隊擁有從產品立項、指標定義、電路設計、版圖設計到硅片、顆粒、內存條測試及售前售後技術支持等全方位技術積累，所開發DRAM產品工藝技術包括從110nm、90nm、80nm和70nm的溝槽技術到65nm、46nm、45nm和38nm的疊層技術；目前正在進行25nm代的產品開發。現在成為紫光存儲的一部分。

2015年8月武嶽峯創投收購利基型存儲IC設計公司美商矽成（ISSI），矽成產品以中低密度DRAM、EEPROM、SRAM為主，應用範疇多在汽車、工業、醫療、網路、行動通訊、電子消費產品，矽成主要致力於95納米與65納米產品設計與研發，是存儲芯片國產替代進程中競爭力較強的企業。即將併入北京君正。

2、中國集成電路技術的發展

我國目前已經具備技術和人才基礎來進行DRAM存儲器技術的開發。我國現在雖然沒有DRAM產業，因為有過DRAM大規模代工的經歷，有工藝基礎，儲備了相當多的製造基礎人才。

更為重要的是現在DRAM的技術落後於邏輯工藝。以往都是DRAM帶領工藝的進步，邏輯再跟上。現在台積電已經開始量產5nm產品，而DRAM工藝還停留在1Xnm階段。

目前國內中芯國際和華力微已經掌握了2Xnm和1Xnm的量產技術，掌握了CMOS在1Xnm的器件工藝技術及先進金屬互連技術，已經和目前最先進的DRAM工藝相當。

更主要的是中科院微電子所、清華大學、北京大學都有相當的DRAM存儲技術和工藝的積累。

3、人才問題

進行DRAM開發，只需攻克存儲器電容的形成技術。由於奇夢達的破產，爾必達、華亞、瑞晶併入美光，加上台灣DRAM產業的萎縮，國際上有相當可用的人才進行該項技術突破。

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三、中國發展存儲的建議考慮目前國際、國內存儲器行業的現狀，中國應該以國內巨大的市場需求為基礎，以產品為突破，以建立IDM企業為目標，統籌規劃，堅持長期投資，直到成功。

**中國進入存儲器產業的考量有三，**一是市場規模龐大，二是沒有市場價格發言權，三是信息安全戰略。三個因素，解決方案不一。但如果要想根本解決信息安全，中國只有實施技術創新、自主研發、自主生產的國家戰略。

**在戰略層面，要中央統籌，整合各方資源。**首先大力招募高端技術人才，通過技術授權或者技術轉移，籌建一條成熟的DRAM生產線（比如30-50nm工藝），在引進、吸收現有的成熟技術基礎上，集成創新實現自主開發，逐步追趕先進工藝，直到超越。假如不能取得技術授權引進，自主開發也完全可行，只是所需時間會更長些。

其次積極佈局新型存儲器技術研究和開發，對目前的幾個新技術包括RRAM、MRAM、PRAM等均應投入資金和人才研究，而不要停留在討論那種技術未來可能勝出。只要能量產，總有用武之地。

**在資金層面，必需堅持持續、長期、大量的投資。**如果我國定位於超越第一集團，扮演市場的領導者角色，需要達到30%左右的市場份額。對於DRAM存儲器來説，目前的全球月產能接近200萬片，也就是需要擁有6條月產10萬片12英寸晶圓生產線。實現月產能60萬片，先進DRAM晶圓廠的投資費用估計在1000億美元左右，考慮現有技術的授權和吸收，生產技術的更新換代，新技術的研究和開發，總投資應該接近1500億美元，並且這個投資是連續的、長期的。

**在政策方面，由政府引導積極推進國產化戰略，加大信息產業整機和芯片的國產化率，真正實現安全可控。**通過税收調控，引導和鼓勵存儲器產業的投融資，構建良好的產業環境。

**在市場方面，國內的市場非常巨大，每年本地市場最少要消耗300億美元的DRAM芯片。**在如此巨大的市場推動下，將能很好的發揮上下游的優勢，改變目前DRAM國外壟斷造成的被動局面。

只要肯登攀，事上無難事。希望國內存儲界不要只是打嘴仗，要沉下心來，加強自主研發，走出一條中國自主的DRAM發展之路。