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DRAM存儲(chǔ)芯片:三雄決戰(zhàn)DDR5

2022-09-14
作者: 許子皓 張依依
來源:中國(guó)電子報(bào)
關(guān)鍵詞: DRAM DDR5 存儲(chǔ)芯片

  繼DDR5 DRAM成為英特爾“Alder Lake”第12代處理器的標(biāo)準(zhǔn)配置之后,,AMD近日也宣布其7000系列處理器將支持DDR5內(nèi)存,并在9月27日正式上市,。AMD表示,,該平臺(tái)將不再支持DDR4,,只支持DDR5產(chǎn)品,,這無疑將進(jìn)一步擴(kuò)大DDR5內(nèi)存的需求,。

  DDR5似乎只是DRAM激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的一根“導(dǎo)火線”,。圍繞EUV光刻等DRAM領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù),,三星、SK海力士和美光始終保持著你追我趕的態(tài)勢(shì),,不斷推動(dòng)DRAM領(lǐng)域迎來新的發(fā)展潮流。毫無疑問,,這三家DRAM領(lǐng)先廠商圍繞DDR5的競(jìng)爭(zhēng)正在展開,。

  三星奪取DDR5內(nèi)存芯片新陣地

  存儲(chǔ)芯片市場(chǎng)各細(xì)分領(lǐng)域占比情況

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  來源:中商產(chǎn)業(yè)研究院

  在DRAM這個(gè)重要的存儲(chǔ)芯片細(xì)分領(lǐng)域,三星,、SK海力士和美光是當(dāng)之無愧的佼佼者,。研究機(jī)構(gòu)IC Insights的數(shù)據(jù)顯示,2021年三大廠商共占據(jù)DRAM市場(chǎng)94%的份額,。具體來說,,三星作為DRAM市場(chǎng)的第一大企業(yè),坐擁43%的市場(chǎng)份額,;三星的“韓國(guó)同胞”SK海力士則占據(jù)28%的市場(chǎng)份額,;美光強(qiáng)勁的發(fā)展態(tài)勢(shì)同樣引人注目,目前占據(jù)23%的DRAM市場(chǎng)份額,。

  2021年三大DRAM廠商所占市場(chǎng)份額

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  來源:IC Insights

  DDR5作為一種正在開發(fā)的高帶寬電腦存儲(chǔ)器規(guī)格,,目前在DRAM市場(chǎng)受到的關(guān)注度越來越高,或許會(huì)成為三家廠商提升自身市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵點(diǎn)之一,。據(jù)了解,,與DDR4相比,DDR5將提供兩倍以上的有效帶寬,,有助于緩解每個(gè)核心的帶寬緊縮,,進(jìn)一步推動(dòng)CPU內(nèi)核數(shù)量的增加,使計(jì)算能力逐年提高,。

  事實(shí)上,,三大廠商在2021年下半年就陸續(xù)宣布量產(chǎn)DDR5產(chǎn)品。三星作為DRAM市場(chǎng)中市占率第一的廠商,,自然不會(huì)錯(cuò)過這一發(fā)展機(jī)會(huì),。

  2021年,面向DDR5模塊,,三星選擇幫助數(shù)據(jù)中心,、企業(yè)服務(wù)器和PC應(yīng)用程序充分利用DDR5性能,以完成高要求,、高內(nèi)存密集型任務(wù),。2021年5月18日,,三星宣布推出集成能源管理電路(PMIC)——S2FPD01、S2FPD02和S2FPC01,,用于DDR5雙列直插式存儲(chǔ)模塊(DIMM),。

  現(xiàn)階段,三星正在與AMD共同研發(fā)單條容量達(dá)512GB,、甚至1TB的DDR5內(nèi)存產(chǎn)品,。記者了解到,三星在與AMD的探討中,,找到了DDR5 DRAM的研發(fā)新方向,,能夠?qū)?nèi)存核心容量提高到32Gb,將堆棧層數(shù)提升至8H,,多種技術(shù)之下可以實(shí)現(xiàn)32Gb,、3DS、8H堆棧,,內(nèi)存單條容量可提升到512GB甚至1TB,,這也意味著系統(tǒng)內(nèi)存容量可提升至32TB。

  三星電子TSP(測(cè)試和系統(tǒng)封裝)副總裁Younggwan Ko此前表示,,隨著存儲(chǔ)半導(dǎo)體變得更強(qiáng)大,,封裝技術(shù)必須與存儲(chǔ)半導(dǎo)體一起發(fā)展。三星的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手已經(jīng)將MSAP封裝技術(shù)用于DDR5內(nèi)存,,而三星正在努力將這種封裝技術(shù)用于DDR6,。三星預(yù)計(jì)DDR6設(shè)計(jì)會(huì)在2024年完成。

  在奪取DDR5內(nèi)存芯片新陣地的過程中,,三星同樣沒有忽視當(dāng)前DRAM市場(chǎng)的“兵家必爭(zhēng)之地”——極紫外(EUV)光刻技術(shù)的應(yīng)用,。

  公開資料顯示,EUV制程采用波長(zhǎng)為10-14nm的極紫外光作為光源的光刻,,蝕刻的各向異性明顯改善,,能夠使集成電路的分辨率和良率得到極大提升,將大幅提高DRAM產(chǎn)能和良率,,并降低DRAM生產(chǎn)成本,。

  2020年3月,三星率先使用EUV光刻技術(shù),,同年10月便開始批量生產(chǎn)基于EUV的14nm DRAM,。在此過程中,三星將其最先進(jìn)的14nm DDR5上的EUV層數(shù)從兩層增加到了五層DRAM工藝,。

  三星對(duì)于EUV光刻的追逐還在繼續(xù),。2021年11月,三星表示,,其已經(jīng)應(yīng)用EUV技術(shù)開發(fā)了14nm 16Gb低功耗雙倍數(shù)據(jù)速率5X (LPDDR5X) DRAM,,專門用于5G,、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)和其他大數(shù)據(jù)終端應(yīng)用等高速率應(yīng)用,。今年2月,,三星官方表示其基于EUV光刻技術(shù)的1z-nm工藝的DRAM已完成了量產(chǎn)。

  三星目前還在規(guī)劃長(zhǎng)遠(yuǎn)產(chǎn)能建置,,希望通過擴(kuò)大產(chǎn)能的方式靜待新一輪市場(chǎng)周期上行,,為自身后續(xù)發(fā)展蓄能。

  近期,,三星計(jì)劃在韓國(guó)京畿道平澤市再建3條產(chǎn)線,。考慮到每個(gè)半導(dǎo)體工廠約需30萬億韓元以上投資,,三星電子將為該計(jì)劃共投入100萬億韓元(約740億美元)資金。

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  EUV光刻或是SK海力士競(jìng)爭(zhēng)籌碼

  三星的“韓國(guó)同胞”也是其最大的競(jìng)爭(zhēng)者——SK 海力士在DRAM市場(chǎng)占據(jù)28%的市場(chǎng)份額,,對(duì)于DDR5同樣勢(shì)在必得,。單從時(shí)間節(jié)點(diǎn)來看,SK海力士在DDR5市場(chǎng)先聲奪人,,于2021年10月推出了全球首款DDR5產(chǎn)品,,發(fā)布產(chǎn)品的時(shí)間節(jié)點(diǎn)略微領(lǐng)先其他兩家廠商。

  近期,,SK 海力士宣布,,已經(jīng)開發(fā)出了首款基于DDR5 DRAM的CXL存儲(chǔ)器樣品。SK 海力士方面表示,,基于PCIe的CXL是為了高效使用CPU,、GPU、加速器,、存儲(chǔ)器等而開發(fā)的全新規(guī)范化接口,。SK 海力士開發(fā)的首款CXL存儲(chǔ)器是采用最新技術(shù)節(jié)點(diǎn)1anm DDR5 24Gb的96GB產(chǎn)品。SK海力士預(yù)計(jì)將在近期的全球性半導(dǎo)體活動(dòng)中推出實(shí)物產(chǎn)品,,明年開始批量生產(chǎn),。

  對(duì)于SK海力士而言,EUV光刻也是重要的競(jìng)爭(zhēng)籌碼,。此前,,DRAM生產(chǎn)大多不需要先進(jìn)工藝去完成,而是采用成熟的制程節(jié)點(diǎn),,涉及的元器件數(shù)量較少,。三星作為第一個(gè)“吃螃蟹的人”,讓DRAM的技術(shù)進(jìn)入了新紀(jì)元,,SK海力士作為三星的勁敵,,自然不會(huì)落后,,在2021年2月完成了首個(gè)用于DRAM的EUV晶圓廠M16,正式引入了EUV光刻設(shè)備,。2021年7月,,SK海力士宣布量產(chǎn)了1a nm工藝的8千兆的LPDDR4 EUV DRAM。9月1日消息,,SK海力士將與JSR聯(lián)合研制DRAM EUV光刻膠,,以推動(dòng)實(shí)現(xiàn)EUV用金屬氧化物PR的應(yīng)用,確保自身內(nèi)存技術(shù)領(lǐng)先,。

  “存儲(chǔ)器產(chǎn)品工藝制程不斷演進(jìn),,已經(jīng)進(jìn)入10nm級(jí)階段。隨著產(chǎn)品對(duì)性能,、功耗等要求的提升,,技術(shù)演進(jìn)將需要借助EUV光刻機(jī)來進(jìn)行探索?!辟惖项檰柤呻娐犯呒?jí)分析師楊俊剛對(duì)記者說,。

  在產(chǎn)能擴(kuò)張方面,SK海力士目前正基本按照計(jì)劃推進(jìn),。今年支出約21萬億韓元以建設(shè)DRAM和NAND產(chǎn)能,。9月6日,記者從SK海力士方面了解到,,SK海力士將在韓國(guó)忠北清州市建設(shè)新半導(dǎo)體生產(chǎn)工廠M15X,。據(jù)悉,M15X將于今年10月動(dòng)工,,預(yù)計(jì)2025年初竣工,,決定在今后5年內(nèi)投資約15萬億韓元。對(duì)此,,SK海力士副會(huì)長(zhǎng)樸正浩表示,,M15X的開建將成為公司奠定未來成長(zhǎng)基礎(chǔ)的第一步。

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  美光在DRAM先進(jìn)制程研發(fā)方面表現(xiàn)強(qiáng)勁

  除“韓國(guó)雙雄”之外,,美光強(qiáng)勁的發(fā)展態(tài)勢(shì)同樣引人注目,,目前美光占據(jù)23%的DRAM市場(chǎng)份額。

  隨著DRAM相關(guān)技術(shù)愈發(fā)成熟,,美光在DRAM先進(jìn)技術(shù)研發(fā)方面的市場(chǎng)表現(xiàn)同樣可圈可點(diǎn),。記者從美光方面了解到,美光于2021年就宣布批量出貨基于1α(1-alpha)節(jié)點(diǎn)的DRAM產(chǎn)品,,該制程在密度,、功耗和性能等各方面均有較大突破。美光技術(shù)與產(chǎn)品執(zhí)行副總裁Scott DeBoer稱:“對(duì)比上一代1z DRAM 制程,,1α 技術(shù)將內(nèi)存密度提升了40%,?!?/p>

  近期,美光在DDR5產(chǎn)品的研發(fā)方面也展現(xiàn)出可喜進(jìn)展,。記者了解到,,美光科技CEO Sanjay Merotra在8月29日宣布,將向企業(yè)銷售服務(wù)器用DDR5 DRAM,。

  據(jù)美光方面介紹,,其DDR5產(chǎn)品傳輸速率可達(dá)4800MT/s,比現(xiàn)有DDR4快約1.87倍,,系統(tǒng)性能提升高達(dá)85%,。與DDR4相比,CPU運(yùn)算性能有所提高,,人工智能,、高性能計(jì)算等性能也可以最大化。

  比起三星和SK海力士,,美光在EUV光刻的使用方面起步稍晚,。或許是三星和SK海力士對(duì)于EUV光刻的追逐給美光帶來了一定壓力,,美光如今也將EUV光刻技術(shù)用于DRAM發(fā)展。據(jù)了解,,美光計(jì)劃從2024年開始,,將EUV納入DRAM開發(fā)路線圖。今年5月26日,,美光表示,,將在中國(guó)臺(tái)灣中科新廠啟用后,導(dǎo)入最先進(jìn)的EUV設(shè)備生產(chǎn)1α nm DRAM制程,。

  美光在增加產(chǎn)能方面同樣采取了相應(yīng)舉措,。9月1日,美光科技宣布,,計(jì)劃于2030年之前投資150億美元,,在美國(guó)愛達(dá)荷州博伊西(Boise)建造一座新的尖端存儲(chǔ)器制造廠。

  存儲(chǔ)器產(chǎn)品屬于大宗集成電路通用產(chǎn)品,,標(biāo)準(zhǔn)性較高,,重復(fù)性生產(chǎn)比例高。TrendForce集邦咨詢分析師吳雅婷表示,,因?yàn)橹瞥谈倪M(jìn)能造就的供給端位元增長(zhǎng)空間有限,,所以三大原廠可事先備好新工廠的建置。

  DDR5作為DRAM的新一代產(chǎn)品,,各家新產(chǎn)品在速率,、效能等各方面相較于DDR4都有明顯提升,。但芯謀研究高級(jí)分析師張彬磊認(rèn)為,盡管三星,、海力士,、美光都已經(jīng)推出了DDR5的產(chǎn)品來搶占市場(chǎng),但還無法對(duì)當(dāng)前的DRAM市場(chǎng)格局造成影響,,目前在服務(wù)器,、電腦用內(nèi)存市場(chǎng)上,大部分的產(chǎn)品是2013年上市的DDR4,,2021年,,DDR4的市場(chǎng)占有率達(dá)90%。

  吳雅婷十分看好DDR5的發(fā)展,。在她看來,,隨著時(shí)間的推移,預(yù)計(jì)自2023年起,,服務(wù)器端將逐步導(dǎo)入DDR5,,DDR5有望取代DDR4,DDR5 DRAM將迎來快速普及期,,成為市場(chǎng)中供給/采用的主流產(chǎn)品,。

  楊俊剛同樣相信,在產(chǎn)品單價(jià),、產(chǎn)能達(dá)到需求,,英特爾和AMD等廠商的積極應(yīng)用推動(dòng)下,DDR5將會(huì)取代DDR4成為DRAM的主流產(chǎn)品,,三家企業(yè)在DDR5 DRAM領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)變得更加激烈,。


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