存儲器,顧名思義,,用來存儲程序和各種數(shù)據(jù)信息的記憶部件。目前,,現(xiàn)代計算系統(tǒng)通常采取高速緩存(SRAM)、主存(DRAM),、外部存儲(NAND Flash)的三級存儲結構。
從存儲類型看,,存儲器主要分為隨機訪問存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。RAM包括DRAM,、SRAM等,;ROM在斷電后仍可保持數(shù)據(jù)的有效性,包括PROM,、EPROM、EEPROM,、Flash等。從市場規(guī)??矗鎯ζ髦饾u形成了主要由DRAM與NAND Flash組成的市場,。
據(jù)統(tǒng)計,存儲器在整個半導體市場規(guī)模中的占比超過三分之一,,智能手機等消費級產品的存儲容量配置持續(xù)提升,,數(shù)據(jù)中心對存儲耗用量也在持續(xù)提升,,整體存儲位元的需求持續(xù)增長。存儲產業(yè)市場格局高度集中,,主流存儲器DRAM、NAND市場額均高度集中于三星,、海力士、美光,、鎧俠等海外廠商,而國內存儲產業(yè)尚處于起步階段,。
如今,國內存儲器行業(yè)一步一步的攀登,,實現(xiàn)“從無到有”,正當回望時,,這條路已不再是孤單影只。尤其是隨著各企業(yè)的涌進和成長,,不斷突破半導體存儲制造的瓶頸,,這將有望帶動產業(yè)鏈加速發(fā)展,。
中國大陸存儲器行業(yè)的成長之路
1.踏入存儲器行業(yè)
時光追溯到1956年,,周恩來總理親自主持制定的1956-1967年十二年科學技術發(fā)展遠景規(guī)劃中,,將國內急需發(fā)展的四個高新技術,半導體,、計算機、自動化和電子學列為四大緊急措施,。從此,中國便開始建立自己的半導體行業(yè),。
直到1975年,中國大陸才步入存儲器行業(yè),。這一年,北京大學物理系半導體研究小組完成硅柵NMOS,、硅柵PMOS,、鋁柵NMOS三種技術方案,,在109廠采用硅柵NMOS技術,,試制出中國大陸第一塊1K DRAM,。
從1978年到1985年我國相繼研制出了4K DRAM、16K DRAM,、64K DRAM。1993年,,無錫華晶采用2.5微米工藝制造出中國大陸第一塊256K DRAM,。
2003年,中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所宋志棠團隊率先在國內開展相變存儲器(PCM)的研發(fā),。2004年,中國科學院微電子研究所劉明院士團隊率先開展阻變存儲器(RRAM)的研究,。
據(jù)了解,2011年,,中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所宋志棠研究組研制成功中國第一款具有自主知識產權的相變存儲器(PCRAM)芯片,存儲容量為8Mb,。并實現(xiàn)了相變材料制備工藝與中芯國際標準CMOS工藝的無縫對接,使我國的相變存儲器芯片研發(fā)條件達到了國際先進水平,。
2015年底,中芯國際和中國科學院微電子研究所達成合作開發(fā)嵌入式RRAM技術戰(zhàn)略合作,。2017年,在中芯國際28nm平臺上完成了工藝流程的開發(fā)與驗證,,并在此基礎上設計實現(xiàn)了規(guī)模為1Mb的測試芯片
根據(jù)資料,2017年,,中國科學院微電子研究所與北京航空航天大學聯(lián)合成功制備國內首個80納米自旋轉磁隨機存儲器芯片(STT-MRAM)器件,對我國存儲器行業(yè)的技術突破形成了具有實際意義的推動作用...
之后,,國內開始布局存儲產業(yè)規(guī)模化,,中國大陸的存儲器公司陸續(xù)成立,存儲產業(yè)也取得明顯的進展,。在半導體國產化的大趨勢下,國內存儲器行業(yè)有望迎來新的發(fā)展和機遇,。
2.各企業(yè)涌進存儲市場
當前,半導體存儲器行業(yè)可分為IDM和Fabless兩種商業(yè)模式,,除了下述的企業(yè)外,,在存儲封測的企業(yè)有深科技、華天科技,,通富微電等。
2004年,,瀾起科技成立,開始主打內存接口芯片和數(shù)字機頂盒芯片,。
2005年,,兆易創(chuàng)新成立,是一家Fabless公司,,于2016年8月在上海證券交易所成功上市,。兆易創(chuàng)新起初是以SRAM為主,,之后推出了國內第一顆Serial Flash產品,、第一顆靜態(tài)存儲器及IP技術、第一款Giga ROM產品,。公司主營產品主要分為NOR Flash和NAND Flash兩類。
2006年,,武漢新芯成立,是集成電路研發(fā)與制造企業(yè),,現(xiàn)提供NOR Flash產品代工。該公司于2019年推出了業(yè)界極具競爭力的50nm Floating Gate NOR Flash工藝平臺,。
2009年,聚辰股份成立,,是一家Fabless設計企業(yè),,公司擁有EEPROM,、音圈馬達驅動芯片和智能卡芯片三條主要產品線。在DDR5 EEOROM產品等領域,,聚辰半導體已經(jīng)與瀾起科技等企業(yè)開展合作研發(fā),。
2010年,,佰維存儲成立,,主要經(jīng)營Flash存儲相關產品。公司的4大產品線為智能終端存儲芯片,、消費級存儲模組、工業(yè)級存儲模組和以SiP為核心的先進封測服務,。
資料顯示,2014年,,武漢新芯與賽普拉斯(Cypress)組建聯(lián)合研發(fā)團隊,開始3D NAND項目的研發(fā)工作,。2015年5月11日,宣布其3D NAND項目研發(fā)取得突破性進展,,第一個存儲測試芯片通過存儲器功能的電學驗證,。
同年,,北京矽成(ISSI)成立,,主營產品以DRAM和SRAM等易失性存儲芯片為主。公司算是存儲芯片國產替代進程中競爭力較強的企業(yè),,目前已并入北京君正。
2016年,,晉華集成成立,由福建省電子信息集團、泉州市金融控股集團等共同出資設立,。公司旨在DRAM領域開發(fā)先進技術和制程工藝,并開展相關產品的制造和銷售,。
同年,合肥長鑫成立,,主營業(yè)務為DRAM芯片的研發(fā)、生產和銷售,。公司目前擁有一座12英寸晶圓廠,,19納米(1X納米)的工藝制程,。我國在存儲芯片領域實現(xiàn)了量產突破,合肥長鑫也成為國內首個DRAM芯片供應商,。
2016年7月,長江存儲成立,是一家專注于3D NAND閃存設計制造一體化的IDM集成電路企業(yè),。公司于2017年10月,成功設計制造了中國首款3D NAND閃存,。
2018年,,宏芯宇電子成立,,專注于NAND Flash存儲芯片產品的研發(fā)、生產,、測試、銷售,。公司目前主導產品分為嵌入式存儲器、移動存儲器,、集成電路主控制器系列三大類產品。
2020年,,北京君正完成北京矽成美國ISSI及其下屬子品牌Lumissil的并購,。通過對ISSI的并購,公司擁有完整的存儲器產品線,、模擬產品線...
走過世紀的風雨,中國大陸存儲企業(yè)猶如雨后春筍般不斷涌現(xiàn),,存儲器行業(yè)的發(fā)展方興未艾。
呈現(xiàn)百舸爭流,?
近年來,中國陸續(xù)攻克了3D NAND Flash和DRAM技術,。DRAM現(xiàn)在的發(fā)展按照產品分類分為DDR/LPDDR/GDDR和傳統(tǒng)型(Legacy/SDR)DRAM。NAND Flash的主流應用為SSD等大容量存儲領域,,使用MLC、TLC 2D NAND或3D NAND等,。
目前市場上DRAM的應用較為廣泛的制程是2Xnm和1Xnm。另外,,NAND Flash的發(fā)展方向是3D堆疊,國外先進企業(yè)均已紛紛開發(fā)出100層以上堆疊的NAND Flash,。
現(xiàn)今,中國大陸的存儲企業(yè)紛紛亮出自家新成果,,這一場面無不詮釋著中國大陸存儲器領域呈現(xiàn)“百舸爭流”的新局面,。
2021年5月27日,,宏芯宇推出全球首顆40nm的USB接口存儲控制芯片,采用USB3.2技術,,實現(xiàn)了閃存存儲速度創(chuàng)新,USB2.0的最大傳輸帶寬為480Mbps約60MB/s,。
9月27日,武漢新芯宣布推出超小尺寸低功耗SPINOR Flash產品XNOR?——XM25LU128C,可廣泛應用于日趨微型化的物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴設備,。XM25LU128C于2021年10月正式量產。
10月20日,,佰維存儲發(fā)布DDR5 DRAM存儲模組。相比DDR4內存,,DDR5擁有更高的起步頻率,,業(yè)內預估未來可達6400MHZ,,同時電壓更低,,數(shù)據(jù)預取更大。
10月29日,,瀾起科技宣布DDR5第一子代內存接口及模組配套芯片已成功實現(xiàn)量產。該系列芯片是DDR5內存模組的重要組件,,包括寄存時鐘驅動器(RCD)、數(shù)據(jù)緩沖器(DB),、串行檢測集線器(SPD Hub),、溫度傳感器(TS)和電源管理芯片(PMIC),,可為DDR5 RDIMM、LRDIMM,、UDIMM,、SODIMM等內存模組提供整體解決方案,。
11月1日,聚辰股份在投資者互動平臺表示,,預計部分A1等級的EEPROM產品將第四季度完成AEC-Q100可靠性標準認證,DDR5中的EEPROM產品已量產。
此外,,據(jù)悉,兆易創(chuàng)新首款自有DRAM產品也于今年6月正式發(fā)布,,實現(xiàn)了從設計、流片,,到封測,、驗證的全國產化,。
存儲產值持續(xù)增長
存儲產業(yè)存在一定的周期性,而DRAM和NAND Flash作為最主流的半導體存儲器,,其市場規(guī)模占比超過90%,價格受需求與供給的影響呈現(xiàn)較為明顯的周期性,。
DRAM方面,據(jù)TrendForce集邦咨詢研究顯示,,2022年的DRAM供給位元成長率約18.6%,然而由于目前買方庫存水位已偏高,,加上2022年需求位元成長率僅17.1%,明年DRAM產業(yè)將由供不應求轉至供過于求,。預估2022年的DRAM總產值將達915.4億美元,,年增微幅上升0.3%,。
另外,預期DRAM平均銷售單價將年減15%,,而價格下滑幅度在上半年較為明顯;下半年起將受惠于DDR5的滲透率提升與旺季需求效應帶動,,均價跌幅將收斂,,不排除有持平或漲價的可能性,。
NAND Flash方面,,NAND Flash的存儲需求正在日益增長。TrendForce集邦咨詢指出,,NAND Flash在層數(shù)結構的堆棧持續(xù)推進,故在供給位元成長仍維持在30%以上的情況下,,預估2022年NAND Flash總產值仍有成長空間,,達741.9億美元,、年增7.4%。
同時,,TrendForce集邦咨詢推估,2022年NAND Flash平均銷售單價將年減18.0%,,而價格下滑幅度也是在上半年度較為明顯,,下半年起將受惠于旺季需求效應帶動,,均價跌幅較為收斂,或有單季價格持平的可能性,。
結語
中國大陸存儲產業(yè)正在不斷完善,眾多企業(yè)也在致力尋找存儲技術的突破點,,同時,存儲需求也表現(xiàn)著增長的態(tài)勢?,F(xiàn)下,,存儲器行業(yè)“如火如荼”,,發(fā)展行業(yè)新技術迫在眉睫。而在這千帆競渡的半導體熱潮中,,存儲器的企業(yè)又將如何乘風破浪,?