在DRAM內存晶片領域 國內目前依然是一片空白

在DRAM內存晶片領域 國內目前依然是一片空白

浪劍客 發表於 2019-11-29 16:22:53

本月初，紫光集團旗下長江存儲正式宣布，其64層堆棧3D NAND快閃記憶體已開始量產。

雖然國產3D NAND已經取得了突破了，但是在DRAM內存晶片領域，國內依然是一片空白。原本被寄予厚望的福建晉華，由於遭遇美國「禁令」，已長期處於停擺狀態。

受此影響，碩果僅存的合肥長鑫存儲不得不小心翼翼，放慢節奏，強化合規，穩紮穩打。

根據最新的消息顯示，目前合肥長鑫的DRAM研發進展順利，已經提前進行機臺安裝，有望在今年年底順利量產國產DRAM內存。

另外，紫光集團在3D NAND領域取得突破之後，也開始進軍DRAM領域，力求在2021年量產。

長鑫存儲：有望年底量產DDR4內存

2017年9月，國家大基金宣布入股國產存儲晶片廠商兆易創新，取得約11%股權，成為了其第二大股東。隨後，兆易創新宣布與合肥市產業投資控股集團籤署合作協議，研發19納米製程的12吋晶圓DRAM，預算為人民幣180億元，兆易創新出資20%。

目標是研發19nm工藝的DRAM內存，預計在2018年12月31日前研發成功，即實現產品良率（測試電性良好的晶片佔整個晶圓的比例）不低於10%。

而該項目依託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。

相對於兆易創新來說，成立於2016年的長鑫存儲還只是一家初創公司。但是，長鑫存儲並不是從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技術主要來自於已破產的德系DRAM廠商奇夢達。

朱一明也強調長鑫存儲通過與奇夢達的合作，將一千多萬份有關DRAM的技術文件及2.8TB數據收歸囊中，這也是公司最初的技術來源之一。

長鑫存儲在所接收技術和國際合作的基礎上，利用專用研發線，展開世界速度的快速迭代研發，已持續投入晶圓超過15000片。

建立了嚴謹合規的研發體系並結合當前先進設備完成了大幅度的工藝改進，開發出獨有的技術體系，拉近了與世界先進水平的技術差距。

長鑫存儲的DRAM項目總投資超過72億美元（495億人民幣），項目建設三期工程，一期建設的是12英寸晶圓廠，建成後月產能為12.5萬片晶圓。

據朱一明介紹，長鑫存儲花了14個月的時間就完成了晶圓廠建設，一共花費25億美金用在研發和資本支出。

另外去年福建晉華由於與美光的專利糾紛，最終導致晉華被禁運，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，格外的重視研發的合規和IP策略。朱一明當時表示，長鑫存儲已經擁有16000項專利申請。

資料顯示，目前長鑫存儲開發的是19nm工藝的DRAM內存晶片，去年底已經推出了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，目前合肥長鑫的DRAM研發進展順利，已經提前進行機臺安裝，有望在今年年底順利量產國產DRAM內存，月產能將達到2萬片晶圓，後續會不斷提升到12.5萬片晶圓/月的目標產能。

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

可以說，這個起點還是非常高的，但後續的良率、產能提升才是關鍵。另外還需要加快縮小與美光、三星等DRAM廠商的技術差距。

根據長鑫存儲去年透露DRAM項目規劃就顯示，長鑫存儲計劃在2018年底量產8Gb DDR4工程樣品；2019年3季度量產8Gb LPDDR4；2019年底實現產能2萬片/月；2020年開始規劃二廠建設；2021年完成17納米技術研發。

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DRAM

早在今年6月30日晚間，紫光集團發布公告稱，決定組建紫光集團DRAM事業群，全力加速發展國產內存。隨後，在今年8月底，紫光集團又跟重慶市政府籤署投資協議，宣布在重慶建設DRAM事業群總部及內存晶片工廠，預計今年底動工，2021年正式量產內存。

據知情人透露，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）收購了任奇偉團隊所創辦的公司（現在的西安紫光國芯），任奇偉團隊的前身是奇夢達公司的西安研發中心，任奇偉團隊一直從事DRAM的研發工作，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產品銷售收入每年約在5~6億人民幣之間，其產品自行設計，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領域，但收購美光受到美國政府的阻擊，未能如願以償。

不過，目前全球的存儲晶片三巨頭，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後，原計劃通過自行研發先進入DRAM領域，然後再進入3D NAND，但在國家集成電路產業基金的協調下，紫光和湖北省、武漢市合作，與國家集成電路產業基金一起，在武漢新芯的基礎上，組建了長江存儲，制定了先三維快閃記憶體，後DRAM的戰略，同時布局DRAM的研發，積蓄DRAM的工藝人才。

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

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

技術來源都是奇夢達？未來發展或受限

從前面的介紹來看，長鑫存儲和紫光集團的DRAM技術來源似乎主要都是奇夢達。

而奇夢達的DRAM技術主要以溝槽式DRAM技術為主，而當前美光、三星等DRAM大廠都採用的是堆棧式技術。

DRAM的製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的製造中，必須先在基板蝕刻出溝槽，然後在溝槽中沉積出介電層，以形成電容器，然後在電容器上方再製造出柵極，構成完整的DRAM Cell。

這種工藝最大的技術挑戰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，是相當大的技術挑戰。其次，在進行沉積工藝時，由於溝槽的開口越來越細，要在溝槽裡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，因此隨著工藝節點越往前推進，溝槽式DRAM的採用者越來越少。

當然，這並不是說長鑫存儲、紫光集團的技術來源於奇夢達，就一定會完全沿著奇夢達的老路來走。但是，目前堆棧式DRAM技術已經相當成熟，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DRAM廠商——福建晉華選擇的就是堆棧式DRAM路線，而其DRAM技術來源則是與臺灣聯電的合作。整體晉華項目的第 1 期，總計將投入 53 億美元，並將於 2018 年第 3 季正式投產，屆時導入 32 納米製程的 12 寸晶圓月產能，預計達到 6 萬片的規模。公司目標最終推出 20 納米產品，規劃到 2025 年四期建成月產能 24 萬片。

但是，臺灣聯電的DRAM技術來源是否是完全自研呢？

2017年9月，美光在臺灣控告聯電，指控從美光跳槽到聯電的員工竊取DRAM商業秘密，涉嫌將美光 DRAM 技術洩漏給聯電，幫助聯電開發32nm DRAM。隨後戰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，控告聯電及福建晉華侵害其DRAM的商業機密。值得注意的是，2017年2月，聯電資深副總經理陳正坤出任晉華集成總經理，而其正是前美光高層。

隨後，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固態硬碟以及Crucial DDR4 2133 8G筆記本內存條等十餘款自有品牌產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，禁止美光在中國銷售 26個DRAM 與FLASH 產品，包含相關的固態硬碟 SSD 與記憶卡產品。

隨後，美國當地時間2018年10月29日，美國商務部宣布出於維護國家安全的考量，將晉華列入出口管制實體清單。很快，美系的供應商開始撤出晉華及中斷對於晉華的支持。10月31日，聯電也宣布暫停為福建晉華提供研發協助。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技術路線，則有可能被其所擁有的DRAM專利布局所封堵，因此另闢蹊徑選擇走「奇夢達」之前走的溝槽式DRAM技術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技術路線有著其自身的「缺陷」，在現有工藝下去做可能不會有問題，但是隨著DRAM製程工藝往10nm、5nm、3nm.。。.。。更先進的製程工藝走下去的時候，溝槽式DRAM技術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，尋找到一條可持續走下去的技術路線成為了國產DRAM破局的關鍵。

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