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国产dram和nand 国产存储厂商,刷新全球排名!DRAM列五冲四,NAND市占1%进2%
发布时间 : 2024-10-11
作者 : 小编
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国产存储厂商,刷新全球排名!DRAM列五冲四,NAND市占1%进2%

电子发烧友网报道(文/黄晶晶)根据2021年上半年DRAM市场情况来看,长鑫存储的全球市占已经来到1%,排名第五(三星、SK海力士、美光三家共占据94%份额),NAND市场排名中,长江存储全球市占已经达到2%(2020年下半年仅1%),排名第七(其他还有三星、铠侠、西数、SK海力士、美光、英特尔等)。虽然相比全球各大厂商,这个份额仍然显得微不足道,却是国产存储的积极重大的进步。

另一方面,2022年DRAM和闪存景气度显不足,应用需求的变化等形势值得注意。

国产存储的阶段性进步

中国是全球最大的应用市场,在智能手机、PC和服务器市场中国都占据了超过30%到40%的份额。正因为终端产业在中国,才给了国产存储更好的发展机会。

DRAM方面,长鑫存储已经成功量产19nm DDR4/LPDDR4,正在推进LPDDR5 DRAM产品开发,预计会采用17nm以下工艺制程。截至2020年底,长鑫存储12寸月产能达到4万片,开始启动6万片/月产能建设。未来随产能的不断扩张,有望超载南亚成为全球第四大DRAM芯片厂商。

除了长鑫存储,东芯半导体也有DRAM产品线,据东芯副总经理陈磊介绍,目前结合公司自主IP,包括有DDR3和低功耗的DDR产品,下一步是开发LPDDR4。预计明年可以为物联网和基带客户提供小容量的LPDDR4x产品。最近,兆易创新表示,17nm DDR3产品正在按计划进行中,预计2022年贡献营收。

闪存方面,长江存储已经量产64层/128层基于Xtacking架构的两代闪存颗粒,192层的第三代3D NAND存储芯片也量产在即。国内多家存储主控芯片、模组厂商都加入了长江存储的生态合作伙伴体系当中。

当然,基本上国产存储芯片厂商当前仍需要紧紧跟随全球头部玩家。在谈了国产存储取得的一些进展后,我们再来看看近两年DRAM、NAND市场的行情究竟如何走?

DRAM价格明年或将下跌15%,DDR5到来有望走稳

以内存分为5大类来看,即PC、服务器、行动式内存、绘图用内存以及利基型内存。在集邦咨询2022存储产业趋势峰会上,集邦咨询研究副总经理郭祚荣先生给出对明年DRAM行情的预判是,全球内存产业在今年上半年受到Delta卷土重来之际,人们大多仍维持在家上班与上课,客户端也因强劲需求而持续拉高库存水位,让前三季度内存价格一路往上攀升。但随着疫苗在全球开打,疫情逐步受到控制,回归上班与上课后,反倒让需求下降,第四季度内存产业从供不应求转为供过于求致使价格开始走跌。集邦咨询预估2022年内存供给成长率来到18.1%,与今年相持平,销售单价将年减15%,但明年将是DDR5内存进入市场的元年,DDR5内存挟带着高时脉与低电压的特性,加上国际大厂陆续支援之下,明年下半年将有一定程度的渗透率 ,内存均价跌幅有机会开始收敛,不排除价格走稳的可能性。

具体来看,PC或服务器用DRAM价格处于下跌态势,行动式内存处于缓涨缓跌的情况,基本上也是下跌的形势。另外图形用内存和利基型内存也将是下跌的。

2020-2021年整个笔记本电脑市场受到居家办公、在线教育等需求刺激,呈现了大幅增长。预估今年笔电出货量增长15.3%,明年却是-7.1%的下降,原因是经过两年的旺季,随着疫情的趋缓,对远程办公的需求不再强烈,带影响新购笔记本的需求减弱。

图形用内存由于虚拟货币和游戏主机等领域的拉动也有不错的成长空间。而消费类包括家电产品又推动了利基型内存的需求增长。

集邦咨询预估2022年手机出货增长只有3.5%,今年大概是7.3%左右的增长。原因是由于缺少杀手级应用,从4G升级到5G并不会带来很大的换机潮。

从比重来看,行动式内存的份额大概是32%,其中,三星呈现了寡占的市场格局,它的市场份额超过了50%,SK海力士和美光居次。无论是LPDDR4还是LPDDR5,三星的份额还会更高,甚至有价格的决定权。三星在LPDDR4的份额达到了46%,SK海力士和美光在明年的预估大概是29.2%。

最重要的DRAM应用市场是服务器,服务器的出机台数,预估目前每年的成长大概是4%到5%,今年预估在5.4%,明年预估是4.1%,虽然台数增长不大,但是服务器存储有很大的成长空间。服务器内存在明年大概是将近18%的成长。

闪存呈现供过于求,在高层数产能与需求中寻找平衡

集邦咨询分析师敖国锋指出,当前投产增长方面,三星在2021年投产增加接近7.5万片,2022年的产能增加只有约3.5万片。

国内厂商在去年大幅增长3.5万片之后,2022年的规划看起来只有小幅增长。主要原因是国内厂商长江存储明年在制程上转向128层,后续切入一线大厂的SSD供应和手机内存供给之下,长存的产能规划相对保守。

在2022年,铠侠的规划小幅增加1.5万片左右,SK海力士在韩国本地的工厂有小幅增加3D NAND的投产。而英特尔跟SK海力士预计在年底之前会完成第一阶段的合并计划,未来的产品重心将专注于企业级固态硬盘的发展。美光的产能也将有小幅增长。总体来看,敖国锋表示,明年各家厂商在投产的规划上相较于2021年都比较保守。

当前,各家厂商的重心都是在96到128层,但是2022年整个产出的供应重心将转到176层,甚至到2023年一些技术领先的厂商会推升到200层以上的技术。主要是三星、SK海力士及美光,将有望由176层推向200层以上,英特尔、长江存储等的技术研发会在160层到192层。

今年第四季之后,176层3D NAND有一个小幅度的增长,明年176层产出比例将陆续增加,主要应用在笔记本电脑、智能手机等市场,至于企业级SSD即便明年有176层的应用,但仍是以128层为主。

从闪存终端需求分布来看,这两年智能手机的比例在34%到35%之间。服务器方面,随着整个服务器出货增长以及平均容量的增长,明年NAND Flash的需求大概会占到22%左右。另外,明年游戏主机占NAND Flash的需求将占到4%左右,长期来看游戏主机占闪存终端需求在3%到4%之间。针对每个终端产品平均容量增长,2021年到2022年,增长较为积极的是服务器相关平均容量,企业级固态硬盘平均容量增长,这两年都有超过3成以上的增长。

虽然2021年许多芯片出现产能吃紧,缺货的情况,但相关PMIC或主控IC的供给状况持续改善,因此敖国锋认为,预估到2022年第二季底,相关元器件供应回归正常交期,明年上半年在生产需求无法大幅改善,以及原厂产能不断转进128到176层及更高层数的情况下,明年上半年闪存市场可能会出现供过于求的局面。再随着下半年英特尔下一代服务器平台的量产,将有机会在第三季之后出现一个供需平衡的状况。

闪存价格方面,2022年第四季度价格仍然有机会继续往下小幅衰退,主要原因是原厂产能不断增加,尤其是转往176层的产能不断地持续迈进,估计明年除了第三季度价格稍微持稳之外,明年整年度衰退的价格比例大约20%到25%之间。

2021年整个需求位元的增长在38.8%,供给位元的增长在39.1%,明年将呈现供过于求的状况。2023年估计仍将出现供过于求,考虑到整个原厂产能在转进200层以上的进度,以及市场的需求情况,或许将在2023年及以后的一些时间节点达到供需平衡。

国产DRAM年底将量产,但前路依旧漫漫

本月初,紫光集团旗下长江存储正式宣布,其64层堆栈3D NAND闪存已开始量产。虽然国产3D NAND已经取得了突破了,但是在DRAM内存芯片领域,国内依然是一片空白。原本被寄予厚望的福建晋华,由于遭遇美国“禁令”,已长期处于停摆状态。受此影响,硕果仅存的合肥长鑫存储不得不小心翼翼,放慢节奏,强化合规,稳扎稳打。根据最新的消息显示,目前合肥长鑫的DRAM研发进展顺利,已经提前进行机台安装,有望在今年年底顺利量产国产DRAM内存。另外,紫光集团在3D NAND领域取得突破之后,也开始进军DRAM领域,力求在2021年量产。

长鑫存储:有望年底量产DDR4内存

2017年9月,国家大基金宣布入股国产存储芯片厂商兆易创新,取得约11%股权,成为了其第二大股东。随后,兆易创新宣布与合肥市产业投资控股集团签署合作协议,研发19纳米制程的12吋晶圆DRAM,预算为人民币180亿元,兆易创新出资20%。目标是研发19nm工艺的DRAM内存,预计在2018年12月31日前研发成功,即实现产品良率(测试电性良好的芯片占整个晶圆的比例)不低于10%。而该项目依托的就是合肥睿力集成,由长鑫集成控股,而长鑫集成则是长鑫存储的母公司。

相对于兆易创新来说,成立于2016年的长鑫存储还只是一家初创公司。但是,长鑫存储并不是从0开始,而是站在巨人的肩膀上前行。

在5月15日的GSA Memory+论坛上,长鑫存储的董事长兼CEO朱一明先生首次对外公开表示,长鑫存储的DRAM技术主要来自于已破产的德系DRAM厂商奇梦达。

朱一明也强调长鑫存储通过与奇梦达的合作,将一千多万份有关DRAM的技术文件及2.8TB数据收归囊中,这也是公司最初的技术来源之一。长鑫存储在所接收技术和国际合作的基础上,利用专用研发线,展开世界速度的快速迭代研发,已持续投入晶圆超过15000片。建立了严谨合规的研发体系并结合当前先进设备完成了大幅度的工艺改进,开发出独有的技术体系,拉近了与世界先进水平的技术差距。

长鑫存储的DRAM项目总投资超过72亿美元(495亿人民币),项目建设三期工程,一期建设的是12英寸晶圆厂,建成后月产能为12.5万片晶圆。

据朱一明介绍,长鑫存储花了14个月的时间就完成了晶圆厂建设,一共花费25亿美金用在研发和资本支出。

另外去年福建晋华由于与美光的专利纠纷,最终导致晋华被禁运,彻底停摆。而这也对长鑫存储造成了一定的影响。因此,长鑫存储也格外的低调,格外的重视研发的合规和IP策略。朱一明当时表示,长鑫存储已经拥有16000项专利申请。

资料显示,目前长鑫存储开发的是19nm工艺的DRAM内存芯片,去年底已经推出了8Gb DDR4内存样品,今年三季度推出8Gb LPDDR4内存样品,根据最新的消息显示,目前合肥长鑫的DRAM研发进展顺利,已经提前进行机台安装,有望在今年年底顺利量产国产DRAM内存,月产能将达到2万片晶圆,后续会不断提升到12.5万片晶圆/月的目标产能。

虽然长鑫存储的19nm 8Gb DDR4内存与美光、三星等公司的先进的第三代10nm工艺内存还有一两代的代差,但是量产推向市场还是可以的,因为市面上很多内存条也就是这个规格,用于制备单条8GB、16GB的内存条也没有问题。可以说,这个起点还是非常高的,但后续的良率、产能提升才是关键。另外还需要加快缩小与美光、三星等DRAM厂商的技术差距。

根据长鑫存储去年透露DRAM项目规划就显示,长鑫存储计划在2018年底量产8Gb DDR4工程样品;2019年3季度量产8Gb LPDDR4;2019年底实现产能2万片/月;2020年开始规划二厂建设;2021年完成17纳米技术研发。

从目前来看,长鑫存储基本是按照既定的计划在走。

紫光集团:2021年量产DRAM

早在今年6月30日晚间,紫光集团发布公告称,决定组建紫光集团DRAM事业群,全力加速发展国产内存。随后,在今年8月底,紫光集团又跟重庆市政府签署投资协议,宣布在重庆建设DRAM事业群总部及内存芯片工厂,预计今年底动工,2021年正式量产内存。

据知情人透露,紫光集团早在2015年即开始布局DRAM,延揽高启全加入紫光集团就是布局的开始,在高启全加入紫光集团的同时,紫光国微(原名同方国芯)收购了任奇伟团队所创办的公司(现在的西安紫光国芯),任奇伟团队的前身是奇梦达公司的西安研发中心,任奇伟团队一直从事DRAM的研发工作,目前团队人数约500人,从紫光国微的年报披露情况看,该团队的DRAM产品销售收入每年约在5~6亿人民币之间,其产品自行设计,在境外代工。2015年,紫光集团还试图通过收购美光进入DRAM和3D NAND领域,但收购美光受到美国政府的阻击,未能如愿以偿。

不过,目前全球的存储芯片三巨头,三星、海力士、美光,都是既做DRAM又做3D NAND。据知情人透露,紫光集团在收购美光遇阻后,原计划通过自行研发先进入DRAM领域,然后再进入3D NAND,但在国家集成电路产业基金的协调下,紫光和湖北省、武汉市合作,与国家集成电路产业基金一起,在武汉新芯的基础上,组建了长江存储,制定了先三维闪存,后DRAM的战略,同时布局DRAM的研发,积蓄DRAM的工艺人才。

据知情人透露,紫光集团借助长江存储和武汉新芯的平台,聚集了大量的3D NAND和DRAM的工艺研发人员,工艺研发人员人数近2000人。目前长江存储和武汉新芯的员工人数近6000人。

需要指出的是,紫光自主研发内存可能需要3到5年时间,这意味着即便2021年厂房建好了,内存生产也只可能是小批量的,大规模的量产可能要等2022年了。

技术来源都是奇梦达?未来发展或受限

从前面的介绍来看,长鑫存储和紫光集团的DRAM技术来源似乎主要都是奇梦达。

而奇梦达的DRAM技术主要以沟槽式DRAM技术为主,而当前美光、三星等DRAM大厂都采用的是堆栈式技术。

在DRAM的制造中以电容定义的方法区分,主要分为堆栈式(Stack)和深沟槽式(Trench)电容器两大类型。沟槽式DRAM的电容在栅极下方,堆栈式DRAM的电容器则在栅极上方,是这两种DRAM最大的差异。

在沟槽式DRAM的制造中,必须先在基板蚀刻出沟槽,然后在沟槽中沉积出介电层,以形成电容器,然后在电容器上方再制造出栅极,构成完整的DRAM Cell。这种工艺最大的技术挑战有二,一是随着线宽越来越细,沟槽的宽深比跟着增加,如何蚀刻出这种沟槽,是相当大的技术挑战。其次,在进行沉积工艺时,由于沟槽的开口越来越细,要在沟槽里面沉积足够的介电材料,形成容值够高的电容器,也越来越难。相较之下,堆栈式DRAM则没有上述问题,因此随着工艺节点越往前推进,沟槽式DRAM的采用者越来越少。

当然,这并不是说长鑫存储、紫光集团的技术来源于奇梦达,就一定会完全沿着奇梦达的老路来走。但是,目前堆栈式DRAM技术已经相当成熟,要想绕开美光、三星的专利围堵,显然是非常的困难。

此前,另外一家国产DRAM厂商——福建晋华选择的就是堆栈式DRAM路线,而其DRAM技术来源则是与台湾联电的合作。整体晋华项目的第 1 期,总计将投入 53 亿美元,并将于 2018 年第 3 季正式投产,届时导入 32 纳米制程的 12 寸晶圆月产能,预计达到 6 万片的规模。公司目标最终推出 20 纳米产品,规划到 2025 年四期建成月产能 24 万片。

但是,台湾联电的DRAM技术来源是否是完全自研呢?

2017年9月,美光在台湾控告联电,指控从美光跳槽到联电的员工窃取DRAM商业秘密,涉嫌将美光 DRAM 技术泄漏给联电,帮助联电开发32nm DRAM。随后战火开始蔓延至福建晋华。

2017年12月,美光科技在美国加州提起民事诉讼,控告联电及福建晋华侵害其DRAM的商业机密。值得注意的是,2017年2月,联电资深副总经理陈正坤出任晋华集成总经理,而其正是前美光高层。

随后,福建晋华在国内起诉美光自有品牌Crucial英睿达MX300 2.5-inch SSD 525GB固态硬盘以及Crucial DDR4 2133 8G笔记本内存条等十余款自有品牌产品涉嫌侵害晋华专利。

虽然美光与晋华的在中国的专利纠纷仍在诉中,不过2018年7月3日,中国福州中级人民法院发布针对美光半导体(西安)及(上海)的诉中禁令,禁止美光在中国销售 26个DRAM 与FLASH 产品,包含相关的固态硬盘 SSD 与记忆卡产品。

随后,美国当地时间2018年10月29日,美国商务部宣布出于维护国家安全的考量,将晋华列入出口管制实体清单。很快,美系的供应商开始撤出晋华及中断对于晋华的支持。10月31日,联电也宣布暂停为福建晋华提供研发协助。至此,福建晋华正式陷入停摆。

从福建晋华的教训当中,我们不难看出,美光等DRAM大厂是不可能坐视其他新的竞争对手成长壮大起来的。如果选择与其相同或相近的DRAM技术路线,则有可能被其所拥有的DRAM专利布局所封堵,因此另辟蹊径选择走“奇梦达”之前走的沟槽式DRAM技术路线确实是一个相对安全的路径。

但是,正如前面所说的,沟槽式DRAM技术路线有着其自身的“缺陷”,在现有工艺下去做可能不会有问题,但是随着DRAM制程工艺往10nm、5nm、3nm......更先进的制程工艺走下去的时候,沟槽式DRAM技术将会遇到更大的问题。所以,如何在避开美光、三星等国外DRAM大厂的专利围堵的情况下,寻找到一条可持续走下去的技术路线成为了国产DRAM破局的关键。

编辑:芯智讯-浪客剑

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