2020年疫情使存儲器價格產(chǎn)生波動,，同時也出現(xiàn)了存儲器需求疲軟及供應(yīng)不暢的問題。在2020年下半年，存儲器市場依舊不是很樂觀，存儲芯片價格持續(xù)下降。但是放眼全球,，三星、鎧俠(原東芝),、美光等存儲大廠擴大投資熱度不斷攀升,，正在積極建廠和擴充產(chǎn)能。
這些海外廠商動作頻頻,，將會使存儲市場產(chǎn)生怎樣的變化?
一,、存儲器市場概覽
縱覽整個存儲器市場，其絕大部分由海外巨頭公司掌握,，國產(chǎn)公司處于相對落后的位置,。DRAM和NAND Flash是最主流的半導(dǎo)體存儲器，市場規(guī)模占比超過95%,。
2019年NAND Flash市場規(guī)模達到了490億美元,。據(jù)IDC預(yù)測，2023年將產(chǎn)生105ZB數(shù)據(jù),，其中12ZB將會被存儲下來,。NAND Flash市場份額基本被國外公司所壟斷，主要的廠家為三星,、鎧俠,、西數(shù)、美光等,。國產(chǎn)廠商長江存儲處于起步狀態(tài),，正在市場與技術(shù)上奮起直追。
2020 Q1 NAND Flash市場份額 資料來源：中國閃存市場,，國元證券研究中心
DRAM是存儲器市場規(guī)模最大的芯片,，2018年DRAM市場規(guī)模已超過1000億美元，2019年由于價格大幅下降以及服務(wù)器,、手機等下游均出現(xiàn)同比下滑,，市場空間出現(xiàn)下降,，根據(jù)Trend Force數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2019 年DRAM市場空間約621億美元,。目前,，DRAM芯片的市場格局是由三星,、SK海力士和美光統(tǒng)治,，三大巨頭市場占有率合計已超過95%，而三星一家公司市占率就已經(jīng)逼近50%,。
2019年DRAM市場格局 資料來源：Trend Force,,，國元證券研究中心
在此市場狀況下，海外存儲大廠的投資,、擴產(chǎn)行為對于國內(nèi)處于起步階段的眾廠商來說,，將是一場大考驗。
二,、存儲龍頭大力擴產(chǎn)
此前,，三星電子宣布了在韓國平澤廠區(qū)的擴產(chǎn)計劃，除擴建采用極紫外光(EUV)的晶圓代工生產(chǎn)線及DRAM產(chǎn)能之外,，還將擴大3D NAND閃存方面的產(chǎn)能規(guī)模,。業(yè)界預(yù)估三星電子僅用于3D NAND閃存方面的投資額就達8萬億韓元(約合470億元人民幣)。
據(jù)了解,，三星電子將在平澤廠區(qū)的二期建設(shè)中投建新的3D NAND生產(chǎn)線,，量產(chǎn)100層以上三星電子最先進的第六代V-NAND閃存，無塵室的施工5月份已經(jīng)開始進行,。新生產(chǎn)線預(yù)計將于2021年下半年進入量產(chǎn)階段,，新增產(chǎn)能約為2萬片/月的晶圓。
去年年底,，三星電子便啟動了中國西安廠二期的建設(shè),，投資80億美元。西安廠二期主要生產(chǎn)100層以下的第五代V-NAND,，平澤二廠則會生產(chǎn)100層以上的第六代V-NAND,。三星NAND Flash生產(chǎn)線主要分布在韓國華城廠區(qū)、平澤廠區(qū)以及中國西安廠區(qū),。
無獨有偶,，其他存儲產(chǎn)商也大幅度投入了存儲產(chǎn)能的擴充。
美光這兩年不斷有加大存儲資本投入的消息傳出,。首先看DRAM方面,，據(jù)臺媒報道，美光將在臺灣加碼投資,，要在現(xiàn)有廠區(qū)旁興建A3及A5兩座晶圓廠,，總投資額達4000億元新臺幣(約合人民幣903億元),，2020年第4季導(dǎo)入最新的1z制程試產(chǎn)，借此縮小與三星的差距;第二期A5廠將視市場需求,，逐步擴增產(chǎn)能,，規(guī)劃設(shè)計月產(chǎn)能6萬片。
今年早些時候,，美光表示,，A3 預(yù)計本年第四季度完工，2021年投入生產(chǎn),，導(dǎo)入最新的1Znm制程試產(chǎn),。據(jù)了解，1Znm工藝是存儲行業(yè)最新的制程技術(shù),，可提供更高的密度,、更高的效率和更快的速度，該標準涵蓋了12nm到14nm之間的工藝標準,，而1ynm標準則在14nm到16nm之間,。
美光還在陸續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)DDR4和LPDDR4，2020年初美光基于1Znm技術(shù)的DDR5 RDIMM開始送樣,，還將投入下一世代HBM以及1α技術(shù)的研發(fā),。同時，美光表示,，為了持續(xù)推進先進技術(shù)的發(fā)展,，今年其潔凈室投資是往年的1.5-2倍，主要用于加速向先進節(jié)點切換,，提升先進制程產(chǎn)能,，包括EUV潔凈室的建設(shè)，全球靈活布局產(chǎn)能,。
與此同時,，美光也在去年宣布啟用在新加坡擴建的3D NAND閃存晶圓廠，讓美光在新加坡的布局更加完整,。美光指出,，擴建的設(shè)施能夠為無塵室空間帶來運作上的彈性，更可以促成3D NAND技術(shù)進階節(jié)點的技術(shù)轉(zhuǎn)型,。
由于目前美光在第三代96層3D NAND已可進入量產(chǎn),，因此技術(shù)上要將重心擺在第四代128層去發(fā)展，將128層3D NAND做到更穩(wěn)定,、能夠量產(chǎn)的階段,。
美光預(yù)期該擴建的新廠，可于下半年開始生產(chǎn)，但礙于目前市場NAND供過于求的情況,，以及要將3D NAND技術(shù)提升,，所以暫時不會因為擴廠而增加任何新的晶圓產(chǎn)能。在最新一期的財報中,，美光表示將在2021年投入約90億美元的資本支出,。
鎧俠也將按照原計劃增產(chǎn)投資，在日本四日市工廠廠區(qū)內(nèi)興建3D NAND閃存新廠房“Fab 7廠房”,，總投資額預(yù)估最高達3000億日元(約合200億元人民幣),，預(yù)定2022年夏天完工。鎧俠合作伙伴西部數(shù)據(jù)預(yù)估會分擔(dān)投資,。
與此同時,，鎧俠和西部數(shù)據(jù)還將在巖手縣北上市投資70億日元,，新建的K1新工廠計劃于2020年上半年開始生產(chǎn)3D NAND,。
SK海力士也已經(jīng)開始對存儲半導(dǎo)體進行積極的設(shè)備投資。計劃對中國無錫工廠(C2F)投資約3.2兆韓元(約人民幣171.42億元),。SK海力士計劃在C2F工廠的空余空間內(nèi)建設(shè)月度產(chǎn)能達到3萬個的DRAM 產(chǎn)線,，自2020年7月已經(jīng)開始導(dǎo)入設(shè)備。
SK海力士計劃以保守的態(tài)度實施最初制定的投資計劃,。且認為存儲半導(dǎo)體市場肯定會出現(xiàn)恢復(fù),，因此再次啟動投資。此外,，原計劃自2021年1月起,，對利川工廠(京畿道)的M16進行設(shè)備投資，現(xiàn)在計劃在2020年之內(nèi)完成設(shè)備導(dǎo)入,，且正與設(shè)備廠家在進行調(diào)整,。此外，SK海力士計劃將DRAM產(chǎn)線(利川)的增產(chǎn)規(guī)模從原來的2萬個提高至3萬個,，此外,，還計劃將NAND閃存(清州)的產(chǎn)能提高5,000個，且已經(jīng)在推進,。
三,、有備而來的存儲廠商
不難發(fā)現(xiàn)，相較于NAND Flash,，DRAM市場似乎顯得謹慎,。就目前而言，DRAM供應(yīng)商三星,、SK海力士,、美光等對DRAM的投產(chǎn)相對保守，除了三星增加DRAM新產(chǎn)能外，美光日本廣島新工廠B2會投產(chǎn),，也正計劃在臺灣地區(qū)興建晶圓廠生產(chǎn)DRAM,，但大部分DRAM供應(yīng)還是依靠制程技術(shù)提升滿足市場需求，2020年三家原廠將擴1znm工藝技術(shù)提高DRAM產(chǎn)量,。
盡管出現(xiàn)了新冠肺炎這一前所未有的危機,，海外巨頭依然積極進行設(shè)備投資，其主要原因是他們都對存儲半導(dǎo)體市場持有積極的態(tài)度,。
首先,，雖然受新冠肺炎影響全球經(jīng)濟出現(xiàn)低迷，服務(wù)器和PC方向的DRAM需求卻在增長,。此外,，以互聯(lián)網(wǎng)未中心的居家辦公、在線教育,、業(yè)余活動,、在線購物等的大量出現(xiàn)，導(dǎo)致服務(wù)器,、PC的銷售增多,，從而帶動了DRAM的需求增長。
其次,，從根源上看,，三星等廠商擴大產(chǎn)能，與市場上的預(yù)期有關(guān),。隨著5G,、自動駕駛物聯(lián)網(wǎng)和AI的到來，圍繞著數(shù)據(jù)的生意正在快速增長,。從2017年開始,，以DRAM和NAND Flash為主的半導(dǎo)體存儲市場規(guī)模已超過1000億美金，增長速度遠超于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展,。
疫情的到來雖然使全球經(jīng)濟充滿了不確定性,，但促進半導(dǎo)體需求增長的因素卻不少，因此海外廠商才繼續(xù)進行積極的投資,。某位熟悉韓國半導(dǎo)體行業(yè)的分析人士指出:“從韓國半導(dǎo)體巨頭的投資計劃來看,，可以說他們對半導(dǎo)體市場情況持有肯定的態(tài)度”。
這些存儲廠商都是有備而來,。
四,、中國存儲產(chǎn)業(yè)面臨考驗
在這些廠商加速存儲布局，搶占下一個未來的時候,，正在發(fā)力的的中國存儲產(chǎn)業(yè)或?qū)⑹艿經(jīng)_擊,。
發(fā)展至今,，NAND Flash已呈現(xiàn)白熱化階段。在本次投資擴產(chǎn)及相關(guān)市場競爭當中,，各大閃存廠商無疑將先進工藝放在了重點位置,。
三星電子此次在平澤二期中建設(shè)的就是100層以上的第六代V-NAND。目前三星電子在市場上的主流NAND閃存產(chǎn)品為92層工藝,，預(yù)計今年會逐步將128層產(chǎn)品導(dǎo)入到各類應(yīng)用當中,，以維持成本競爭力。
美光也在積極推進128層3D NAND的量產(chǎn)與應(yīng)用,，特別是固態(tài)硬(SSD)領(lǐng)域,，成為美光當前積極布局擴展的重點，與PC OEM廠商進行Client SSD產(chǎn)品的導(dǎo)入,。美光科技執(zhí)行副總裁兼首席商務(wù)官Sumit Sadana表示,，128層3D NAND如果被廣泛使用，將大大降低產(chǎn)品成本,。美光于2019年10月流片出樣128層3D NAND,。
根據(jù)集邦咨詢的介紹，SK海力士將繼續(xù)增加96層產(chǎn)品的占比,，同時著重進行制造工藝上的提升,。SK海力士2019年6月發(fā)布128層TLC 3D NAND，預(yù)計今年將進入投產(chǎn)階段,。
鎧俠今年1月發(fā)布112層3D NAND，量產(chǎn)時間預(yù)計在下半年,。鎧俠今年的主力產(chǎn)品預(yù)計仍為96層,，將滿足SSD方面的市場需求。隨著112層產(chǎn)能的擴大,，未來鎧俠會逐步將之導(dǎo)入到終端產(chǎn)品中,。
看向國內(nèi) ，去年9月,，長江存儲發(fā)布了64層3D NAND閃存,。有消息稱，長江存儲64層消費級固態(tài)硬盤將于今年第三季度上市,。有分析認為,，長江存儲今年的重點在于擴大產(chǎn)能，同時提升良率,，并與OEM廠商合作進行64層3D NAND的導(dǎo)入,。不過今年4月長江存儲也發(fā)布了兩款128層3D NAND閃存，量產(chǎn)時間約為今年年底至明年上半年,。在先進工藝方面,，長江存儲并不落于下風(fēng)。
研發(fā)獲得成功只是第一步，后期量產(chǎn)的良率是成敗的關(guān)鍵之一,，未來要進入量產(chǎn),，勢必要達到一定的良率，確保每片3D NAND的可用晶圓數(shù)量,，成本結(jié)構(gòu)才會具有市場競爭力,。與實力雄厚的國外廠商相比，長江存儲處于剛剛跟上腳步的階段,。如果閃存產(chǎn)業(yè)陷入了殺價潮,，那么對長江存儲來說，優(yōu)勢就不再明顯,。
再看DRAM產(chǎn)業(yè),，當年韓國廠商也是透過擴產(chǎn)、降價等方式,，將當時如日中天的日本DRAM產(chǎn)業(yè)和尚在襁褓中的臺灣地區(qū)DRAM扼殺在搖籃中,，對于正在崛起的中國存儲來說，如何避免陷入這種困境,，是在提高產(chǎn)品質(zhì)量和供應(yīng)的時候,，是需要考慮的另一個問題。
半導(dǎo)體專家莫大康曾指出,，存儲芯片具有高度標準化的特性,，且品種單一，較難實現(xiàn)產(chǎn)品的差異化,。這導(dǎo)致各廠商需要集中在工藝技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模上比拼競爭力,。因此，每當市場格局出現(xiàn)新舊轉(zhuǎn)換,，廠商往往打出技術(shù)牌,，以期通過新舊世代產(chǎn)品的改變，提高產(chǎn)品密度,，降低制造成本,，取得競爭優(yōu)勢。
有報道指出,，中國的長鑫存儲(CXMT)在2020年上半年量產(chǎn)用于PC的DDR4 DRAM,。由于DDR4是目前最常用的DRAM半導(dǎo)體的規(guī)格，因此,，相關(guān)產(chǎn)品的量產(chǎn)也意味著中國企業(yè)對韓國廠家形成了威脅,。為了擺脫中國廠商的窮追猛趕，韓國廠家正在實施“差異性戰(zhàn)略”——極紫外光刻(EUV)工藝,。
三星電子于2020年四月成功生產(chǎn)了100萬個采用了EUV技術(shù)的10納米通用DRAM(1x),。之所以將EUV技術(shù)應(yīng)用于1xDRAM,，是出于測試的目的。真正要采用EUV技術(shù)的產(chǎn)品是計劃在2021年量產(chǎn)的第四代(4G)10納米DRAM(1a),。就1a產(chǎn)品的工藝而言,，是將EUV技術(shù)靈活運用在位線(Bit Line，將信息向外部輸送)的生產(chǎn)中,。據(jù)說,，三星已經(jīng)將EUV應(yīng)用于現(xiàn)有的工序中(據(jù)說是2-3層)。
此外,，SK海力士也在準備將EUV技術(shù)應(yīng)用于DRAN生產(chǎn),。SK海力士已經(jīng)在利川總部工廠導(dǎo)入了約2臺EUV曝光設(shè)備，用于研究開發(fā),，目標是計劃在2021年通過EUV技術(shù)批量生產(chǎn)DRAM,。
有分析師指出，“EUV工藝是目前中國廠家無法模仿的先進技術(shù),，率先采用EUV工藝的DRAM,，對于要求較高的數(shù)據(jù)中心而言，是十分有利的,?！?/p>
在先進工藝方面，中國存儲廠商仍然需要努力,。
五,、總結(jié)
存儲市場目前雖仍由海外廠商占據(jù)主導(dǎo)地位，但中國廠商正在逐步崛起,。正如前文所言,，海外廠商投資擴產(chǎn)除了看到存儲的前景以外，中國廠商的崛起也是其中微小卻不可忽視的原因之一,。