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國產(chǎn)DRAM年底將量產(chǎn),但前路依舊漫漫
最后更新: 2019-09-12 08:54:29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??梢哉f,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,而當前美光、三星等DRAM大廠都采用的是堆棧式技術(shù)。
在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)來源則是與臺灣聯(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,臺灣聯(lián)電的DRAM技術(shù)來源是否是完全自研呢?
2017年9月,美光在臺灣控告聯(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?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。
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- 責任編輯: 劉響 
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