在DRAM內(nèi)存芯片領(lǐng)域 國內(nèi)目前依然是一片空白

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

雖然國產(chǎn)3D NAND已經(jīng)取得了突破了，但是在DRAM內(nèi)存芯片領(lǐng)域，國內(nèi)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”，已長期處于停擺狀態(tài)。

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(jié)奏，強化合規(guī)，穩(wěn)扎穩(wěn)打。

根據(jù)最新的消息顯示，目前合肥長鑫的DRAM研發(fā)進展順利，已經(jīng)提前進行機臺安裝，有望在今年年底順利量產(chǎn)國產(chǎn)DRAM內(nèi)存。

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

長鑫存儲：有望年底量產(chǎn)DDR4內(nèi)存

2017年9月，國家大基金宣布入股國產(chǎn)存儲芯片廠商兆易創(chuàng)新，取得約11%股權(quán)，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(yù)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(nèi)存，預(yù)計在2018年12月31日前研發(fā)成功，即實現(xiàn)產(chǎn)品良率（測試電性良好的芯片占整個晶圓的比例）不低于10%。

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

相對于兆易創(chuàng)新來說，成立于2016年的長鑫存儲還只是一家初創(chuàng)公司。但是，長鑫存儲并不是從0開始，而是站在巨人的肩膀上前行。

在5月15日的GSA Memory+論壇上，長鑫存儲的董事長兼CEO朱一明先生首次對外公開表示，長鑫存儲的DRAM技術(shù)主要來自于已破產(chǎn)的德系DRAM廠商奇夢達。

朱一明也強調(diào)長鑫存儲通過與奇夢達的合作，將一千多萬份有關(guān)DRAM的技術(shù)文件及2.8TB數(shù)據(jù)收歸囊中，這也是公司最初的技術(shù)來源之一。

長鑫存儲在所接收技術(shù)和國際合作的基礎(chǔ)上，利用專用研發(fā)線，展開世界速度的快速迭代研發(fā)，已持續(xù)投入晶圓超過15000片。

建立了嚴謹合規(guī)的研發(fā)體系并結(jié)合當(dāng)前先進設(shè)備完成了大幅度的工藝改進，開發(fā)出獨有的技術(shù)體系，拉近了與世界先進水平的技術(shù)差距。

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(shè)三期工程，一期建設(shè)的是12英寸晶圓廠，建成后月產(chǎn)能為12.5萬片晶圓。

據(jù)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(shè)，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利糾紛，最終導(dǎo)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(diào)，格外的重視研發(fā)的合規(guī)和IP策略。朱一明當(dāng)時表示，長鑫存儲已經(jīng)擁有16000項專利申請。

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

根據(jù)最新的消息顯示，目前合肥長鑫的DRAM研發(fā)進展順利，已經(jīng)提前進行機臺安裝，有望在今年年底順利量產(chǎn)國產(chǎn)DRAM內(nèi)存，月產(chǎn)能將達到2萬片晶圓，后續(xù)會不斷提升到12.5萬片晶圓/月的目標產(chǎn)能。

雖然長鑫存儲的19nm 8Gb DDR4內(nèi)存與美光、三星等公司的先進的第三代10nm工藝內(nèi)存還有一兩代的代差，但是量產(chǎn)推向市場還是可以的，因為市面上很多內(nèi)存條也就是這個規(guī)格，用于制備單條8GB、16GB的內(nèi)存條也沒有問題。

可以說，這個起點還是非常高的，但后續(xù)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廠商的技術(shù)差距。

根據(jù)長鑫存儲去年透露DRAM項目規(guī)劃就顯示，長鑫存儲計劃在2018年底量產(chǎn)8Gb DDR4工程樣品；2019年3季度量產(chǎn)8Gb LPDDR4；2019年底實現(xiàn)產(chǎn)能2萬片/月；2020年開始規(guī)劃二廠建設(shè)；2021年完成17納米技術(shù)研發(fā)。

從目前來看，長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，決定組建紫光集團DRAM事業(yè)群，全力加速發(fā)展國產(chǎn)內(nèi)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(shè)DRAM事業(yè)群總部及內(nèi)存芯片工廠，預(yù)計今年底動工，2021年正式量產(chǎn)內(nèi)存。

據(jù)知情人透露，紫光集團早在2015年即開始布局DRAM，延攬高啟全加入紫光集團就是布局的開始，在高啟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?zhèn)F隊所創(chuàng)辦的公司（現(xiàn)在的西安紫光國芯），任奇?zhèn)F隊的前身是奇夢達公司的西安研發(fā)中心，任奇?zhèn)F隊一直從事DRAM的研發(fā)工作，目前團隊人數(shù)約500人。

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

2015年，紫光集團還試圖通過收購美光進入DRAM和3D NAND領(lǐng)域，但收購美光受到美國政府的阻擊，未能如愿以償。

不過，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(jù)知情人透露，紫光集團在收購美光遇阻后，原計劃通過自行研發(fā)先進入DRAM領(lǐng)域，然后再進入3D NAND，但在國家集成電路產(chǎn)業(yè)基金的協(xié)調(diào)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(chǔ)上，組建了長江存儲，制定了先三維閃存，后DRAM的戰(zhàn)略，同時布局DRAM的研發(fā)，積蓄DRAM的工藝人才。

據(jù)知情人透露，紫光集團借助長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(shù)近2000人。目前長江存儲和武漢新芯的員工人數(shù)近6000人。

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

技術(shù)來源都是奇夢達？未來發(fā)展或受限

從前面的介紹來看，長鑫存儲和紫光集團的DRAM技術(shù)來源似乎主要都是奇夢達。

而奇夢達的DRAM技術(shù)主要以溝槽式DRAM技術(shù)為主，而當(dāng)前美光、三星等DRAM大廠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(qū)分，主要分為堆棧式（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。

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(gòu)成完整的DRAM Cell。

這種工藝最大的技術(shù)挑戰(zhàn)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(dāng)大的技術(shù)挑戰(zhàn)。其次，在進行沉積工藝時，由于溝槽的開口越來越細，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，也越來越難。

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

當(dāng)然，這并不是說長鑫存儲、紫光集團的技術(shù)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(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，要想繞開美光、三星的專利圍堵，顯然是非常的困難。

此前，另外一家國產(chǎn)DRAM廠商——福建晉華選擇的就是堆棧式DRAM路線，而其DRAM技術(shù)來源則是與***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)，屆時導(dǎo)入 32 納米制程的 12 寸晶圓月產(chǎn)能，預(yù)計達到 6 萬片的規(guī)模。公司目標最終推出 20 納米產(chǎn)品，規(guī)劃到 2025 年四期建成月產(chǎn)能 24 萬片。

但是，***聯(lián)電的DRAM技術(shù)來源是否是完全自研呢？

2017年9月，美光在***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)電開發(fā)32nm DRAM。隨后戰(zhàn)火開始蔓延至福建晉華。

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(nèi)起訴美光自有品牌Crucial英睿達MX300 2.5-inch SSD 525GB固態(tài)硬盤以及Crucial DDR4 2133 8G筆記本內(nèi)存條等十余款自有品牌產(chǎn)品涉嫌侵害晉華專利。

雖然美光與晉華的在中國的專利糾紛仍在訴中，不過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(dǎo)體（西安）及（上海）的訴中禁令，禁止美光在中國銷售 26個DRAM 與FLASH 產(chǎn)品，包含相關(guān)的固態(tài)硬盤 SSD 與記憶卡產(chǎn)品。

隨后，美國當(dāng)?shù)貢r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體清單。很快，美系的供應(yīng)商開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(xùn)當(dāng)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(shù)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(shù)路線確實是一個相對安全的路徑。

但是，正如前面所說的，溝槽式DRAM技術(shù)路線有著其自身的“缺陷”，在現(xiàn)有工藝下去做可能不會有問題，但是隨著DRAM制程工藝往10nm、5nm、3nm.。。.。。更先進的制程工藝走下去的時候，溝槽式DRAM技術(shù)將會遇到更大的問題。所以，如何在避開美光、三星等國外DRAM大廠的專利圍堵的情況下，尋找到一條可持續(xù)走下去的技術(shù)路線成為了國產(chǎn)DRAM破局的關(guān)鍵。