奇夢達的前世今生_風聞
半导体行业观察-半导体行业观察官方账号-专注观察全球半导体最新资讯、技术前沿、发展趋势。2019-10-03 18:57
談起DRAM,奇夢達絕對是一個不能跳過的代表。因為這家源於英飛凌的DRAM公司一度是全球第二大的DRAM供應商,公司在巔峯期在全球擁有約13000名員工,研發人員也超過兩千人。公司2006年從英飛凌獨立出來以後,業績表現就直逼母公司英飛凌。但他們卻也只用了短短三年的時間,就從巔峯走向了谷底。
自此之後,媒體對奇夢達就有了各種各樣的評價。很多時候他們都是把這家公司塑造成行業的典型,把他們看作DRAM週期性的犧牲者,技術選擇錯誤的代表。但這真的是事實的全部嗎?
日前,筆者與曾在奇夢達工作過的資深員工深入探討了這家曾經的明星企業由盛至衰的前因後果。
經濟危機是誘因可以肯定的是,奇夢達是DRAM價格大滑坡的受害者,而他們更是經濟危機的犧牲者。
據iSuppli初步統計數據顯示,奇夢達在2006年第一季位居全球DRAM銷售量第二位,其2005會計年度達到28億歐元的營收記錄。這主要得益於英飛凌當時率先在12英寸的晶圓上的投資。
而在2006年度的財報會議上,奇夢達方面預估,因為比較吃內存的Windows Vista操作系統的帶動以及消費性與通訊應用DRAM需求持續增加,公司DRAM的位元生產量在2007會計年度第一季的成長率約為10%至15%。未來更將憑藉全球首批做300mm晶圓和製程向90nm、80nm和75nm演進帶來的性價比優勢,在這個市場持續擴張。
但情況卻在接下來的一年多里風雲突變。
一方面,漏洞百出的Windows Vista發展不力,產業界期望通過系統升級提升DRAM銷量的夢想破滅;另一方面,經濟危機的到來,讓整個DRAM市場雪上加霜。
據當時的媒體報道,到2007年底,DRAM的價格跌到僅為2006年同期的四分之一,而到了2008年,DRAM價格更是一路俯衝。不但跌破現金成本1.3-1.5美元,在第四季更跌破到廠商的材料成本 0.6-0.7美元。均價最低來到 0.59美元。且品牌顆粒價格罕見的低於測試顆粒價格,最低來到0.56美元。在這個雙重影響下,最先受傷害的就是價格偏高的奇夢達。
翻看奇夢達當年的財報,數據顯示,他們在2008年上半年的營收為9.25億歐元,較前一年同期減少57%,而上半財年度的税前息前淨損為10.58億歐元。而對比看2007財年,他們上半年税前息前淨利還是3.35億歐元,這個下滑速度讓人觸目驚心。
外部環境只是奇夢達走向破產的一個原因,內部的一些操作也是導致他們走向今天結局的一個重要因素。
一方面,據行業相關人士介紹,奇夢達這些德國廠商對於降價競爭是沒有任何興趣的,他們認為自己的產品就應該值這樣的價格,這種堅持也從某種程度上就把奇夢達推向懸崖邊。
另一方面,相關人士也告訴筆者,奇夢達當時的一些財務處理也加速了他們的死亡。據聞在2006和2007年間,奇夢達本身的現金存儲還是挺充足的,但同時公司的負債率也高。當時的奇夢達管理層認為這個財務狀況不健康,為此他們用現金去還債。其實如果按照他做出這個決定的時候的DRAM走勢,這也是毫無問題的。但誰也意料不到,DRAM的價格會急轉直下,這就導致奇夢達沒有充足的現金流撐過這波危機。
再者,德國政府的不挽救,更是讓奇夢達連覆盤的最後機會都沒有了。而按照知情人士的説法,這其實某種程度上也是奇夢達管理層的鍋。
據瞭解,當時奇夢達的管理層向相關部門求救的時候,給出的説法是如果能給三億多歐元就能幫助公司渡過難關,而德國的相關部門實際上已經同意了這個説法。但知情人士表示,其實這個數目遠遠填不上奇夢達的窟窿,奇夢達管理層到最後也意識到這個問題,向相關部門坦白了,而德國方面聽到了新的數目,也望而卻步,這就讓奇夢達的破產成為定局。
回看當年,面臨這樣的財務情況的其實不止奇夢達一個,韓國、日本乃至中國台灣的廠商也遭受同樣的打擊。但當時面臨嚴重危機的海力士卻在政府的幫助下,安然度過難關,然後成就了今天全球第二大存儲供應商的地位。奇夢達的遭遇未免讓人有所惋惜。
技術選擇是催化劑現在翻看當初關於奇夢達破產的報道,有很多一部分人士認為奇夢達錯就錯在當初堅持做溝槽式(Trench )DRAM,甚至到現在也有不少媒體有着同樣的觀點。但這其實也只是片面之詞。
覆盤歷史發現,實際情況要複雜得多。奇夢達之所以堅持Trench DRAM技術,是因為這個技術的確有能耗比的優勢,這也是他們能在功能機時代拿下過五成的移動DRAM市場的原因。而他們當初其實也意識到這個技術在70nm之後碰到的瓶頸,所以他們在一面推進Trench技術的同時,也探索了很多的不同的解決方案,在那些年的一些學術會議上,我們甚至能找尋到奇夢達關於現在主流的堆棧式(Stack)DRAM的解決方案。筆者驚奇地發現,奇夢達當初給出的一些設計,甚至還能在當下主流的DRAM架構上找到相似的影子。
這也就是為何奇夢達的某些前員工曾經告訴過筆者,與其説奇夢達輸給了堆棧式 DRAM,不如説奇夢達缺少一點運氣。
根據他的觀點,當時奇夢達在破產以前,研發出的領先堆棧式解決方案buried wordline領先三星和鎂光等企業一代,這讓他們倍受鼓舞。但因為堆棧式和溝槽式DRAM的原理不一樣,那就意味着在生產的時候,所需的設備也不一樣。對奇夢達來説,如果想轉身,就必須要有大筆的設備投入。但恰好碰上了上文談到的DRAM價格滑鐵盧,這就讓他們失去了投資生產堆棧式DRAM的資金實力。
為了讓讀者更清楚地瞭解這一點,我們在這裏對Trench DRAM和Stack DRAM的結構進行簡要的介紹。在開始之前,我們先來了解一下DRAM的工作原理。
圖1:DRAM基本電路結構
如上圖所示,DRAM的基本結構單元是1T1C(1 Transistor -1 Capacitor)。其工作的大致原理是:當Word Line選通時,晶體管導通,從而可以從Bit Line上讀取存儲在電容器上的位信息。根據工作原理,無論DRAM製程如何微縮,每個Bit(位元)的電容值都希望保持一定,或者更大,以儲存足夠電荷供讀寫使用。如果電容太小,則儲存電荷不夠多,在DRAM還未Refresh前就會漏光,資料就沒了。而根據電容C= k*(A/d)的公式(k是介電質常數,A是面積,d是介電層厚度),要想有足夠的電容,除了增加k之外,增大面積A也是擴大DRAM容量的一個重要手段。
歷史上,隨着DRAM容量需求的提升和存儲單元的微縮,增加面積提高電容就成為了產業界努力的方向,這就延伸出了Trench DRAM和Stack DRAM兩種解決方案。
簡單點來説,如下圖所示,所謂的Trench DRAM就是從硅的表面往下挖,相當於從二維到三維的拓展,可以保證在相同的電荷容量下,面積小,成本低。加上硅表面平坦更易製造,使它更易集成到邏輯優化工藝技術裏。另外,由於電容深入到硅下面,在上層的邏輯電路結構形成之前就存在,與上層電路無關,也有利於電路優化。這是IBM、西門子(英飛凌是從西門子分離出來的)與東芝三家半導體大廠在20世紀初期合夥推動發展的一種技術。
圖2:Trench DRAM的工作原理
而Stack DRAM則相反,是通過向上堆疊來實現電容面積增大。對Stacked DRAM而言,因為向上堆疊,那就讓開發者可以圍繞着這個“堆疊”向不同方向做面積擴展,可製造出比挖槽多了一倍的面積。同時可以使用high k介電質來保持或增加電容值,又不會碰到後續的高温製程,因為晶體管已在做電容前先做好了。
但Trench DRAM因為需要做好了電容才挖槽,這就讓他們面臨温度的挑戰,因為高温會帶來材料的不確定性。這也是為什麼後來奇夢達在面臨DRAM深寬比極限的時候,想着通過使用不同的材料提高k的方式來提高電容,但這個挖槽的高温,也讓奇夢達在這個方向碰了一鼻子灰。
圖3:Stack DRAM原理圖
而回看一些資料,在Trench DRAM上到處碰壁的奇夢達同時還在做Stack DRAM的方案,根據他們2005年在IEDM上發表的文章介紹,奇夢達對Stack DRAM在電容高深寬比刻蝕及電容high K介電質應用的優勢充分了解,提出了Stack DRAM作為技術主流的必然性。並在2008年與華邦合作開發出65nm Stack DRAM產品。
正如前面所説,雖然奇夢達已經研製出Stack DRAM,但命運讓他們沒法將這一套付諸現實。
這也就是筆者為什麼在前面説奇夢達的死不在於技術的原因,而是缺少了一些運氣。
倒下奇夢達 受益全世界在奇夢達破產之後,公司的一部分專利回到了英飛凌集團本身,另一部分則保留在奇夢達這個主體上,因為公司一直到今天還在走破產程序,所以奇夢達的員工,包括技術也四散各地。但奇夢達在破產之前研究的Stack DRAM技術,卻還在這個市場上發揮餘熱。
筆者從行業前輩口中得知,他們從如三星、鎂光和SK海力士等主流廠商的DRAM上都找到了奇夢達當年做的Stack DRAM技術架構的身影。“這並不代表這些廠商在學習奇夢達的方案,但從側面證明了Stack DRAM是一個異曲同工的技術。剩下來的就是等比例微縮來實現提高就行了”,他強調。我們把techinsighs的三星DRAM拆解圖與奇夢達在破產前發表的Stack DRAM技術相比,有很多的相似之處。其中包括埋入式字線DRAM單元三極管,以及蜂窩式電容結構。10nm級DRAM紛紛採用這些技術。
據筆者瞭解,奇夢達破產之後,釋出來的那批員工也去了各大DRAM公司,這也或多或少地將奇夢達本身的基因帶到各大企業中去。
在這中間,也穿插着很多小故事。如果當時發生了,本來有機會改變奇夢達的命運乃至改變中國DRAM產業的現狀,但最後卻不了了之。
業內知情人士表示,當時的奇夢達在DRAM技術上面有非常深厚的積累,包括後續的buried wordline,但他們在技術方面比較開放,甚至開放到在面臨經營危機時,有同行過來做盡調的時候,把細節都暴露給他們,這是讓奇夢達的一些員工難以理解的。這就讓某些“有心人”不需要支出任何費用,就已經掌握了奇夢達技術的關鍵。
從另一個角度看,這種開放性也讓當時的奇夢達中國員工受益匪淺。據奇夢達前員工表示,當時他們公司各個地方的資料都對他們開放,這在其他DRAM公司是難以想象的。這也給中國培訓了不少DRAM方面的人才。而在奇夢達破產之後,中國廠商本來有機會以比較低的價格整體拿下奇夢達的,但因為收購方的遲疑,最後失之交臂。考慮到奇夢達buried wordline工藝的先進性,錯失這筆交易讓奇夢達中國的一些親歷者感到異常遺憾。假設當然中國廠商真能拿下來奇夢達,也許全球DRAM又是另外的格局了。
當然,我們也必須承認,奇夢達的技術雖然很好,但因為他們破產的關係,相關技術只是在實驗室上做了驗證,並沒真正付諸產線。那就意味着開發者要花費鉅額的資金,才能將這個產品真正投資市場。
回顧奇夢達當年的歷史,有助於我們理解大型半導體公司的興衰規律。與技術路線同等重要的是對產業發展動態的快速反應,對成本的不懈追求和穩健的財務規劃。在這個“剩者為王”的行業,中國新興的本土企業還有很長的路要走。但是在產業勃興的今天,過去的借鑑為我們提供了寶貴的經驗。