芯片|仅两年便量产19纳米芯片,打破美韩技术垄断,长鑫的内存破局之路

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2019年全球芯片半导体市场总份额达到了5000亿美元 , 其中存储器行业的规模约为22% , 高达1155亿美元之多 。
存储器也被称之为存储芯片 , 基本以DRAM内存和NAND Flash闪存两类为主 。 反观全球存储芯片市场基本形成了美日韩三国企业垄断的格局 , 2019年NAND Flash市场 , 韩国三星以34%的市场份额位居第一 , 日本东芝和美国西部数据分别以19%、14%的份额位居第二第三位 。 而在当年的DRAM内存市场上 , 韩国三星、海力士和美国美光半导体 , 分别以45%、29%、21%的市场份额位居行业前三 。
随着国际半导体形势日趋严峻、风起云涌 , 2019年我国芯片的自给率仅为30% , 而在2025年我们的目标是要实现70%的自给率 , 此时我们仅仅剩下不到5年的时间 , 为了在芯片供应上不被国外卡脖子 , 我们早已启动了深谋远虑的芯片布局之路 , 特别在存储芯片行业 , 主要有两条破局路线 。
NAND Flash闪存芯片方面 , 2016年中国紫光集团在武汉创立了长江存储 , 两年后 , 国内首颗32层堆栈的闪存芯片问世 , 实现了我国闪存行业真正意义上从无到有的突破 , 2019年5月长江存储攻克64层堆栈闪存 , 当时全球领先的闪存为三星96层堆栈闪存 , 两者相隔仅一代的距离 。 2020年4月长江存储在自研Xtacking结构的基础上 , 不再按部就班 , 直接跳过96层堆栈的研发 , 率先发布了世界首颗128层堆栈的QLC闪存 。 与此同时长江存储在闪存芯片的产能上也没落下 , 2020年6月国家存储器二期基地正式开工 , 在一期基地产能的基础上 , 长江存储力求每月达到30万片的产能 。
中国整个半导体行业在闪存芯片领域 , 一丝希望之光正在全力刺穿黑夜的迷雾 。
而在DRAM内存芯片方面 , 以合肥长鑫为代表的国内半导体企业正在蓄势待发 。
NANF Flash也被称之为非易失性存储设备 , 是存储硬盘的重要组成部件 , 可以在断电后仍然存储数据信息 。 而研发难度更高的DRAM内存 , 相当于系统的运行内存 , 只能在短时间内保存数据 , 如果突遇断电 , 存储的信息就会丢失 , 但是其读取数据的速度相较于闪存更快 。
存储器业界内有这样一句话 , 能生产DRAM内存必定能生产NAND颗粒 , 可见DRAM研发的难度要更高一些 。
而中国DRAM内存的兴起 , 是从继承和改进德国内存大厂奇梦达的技术开始 。
2008年奇梦达攻克DRAM的关键技术——Buried Wordline堆叠式技术 , 当时在此基础上生产的46纳米内存 , 较上一代58纳米的产品 , 晶圆数量增加了一倍 , 但恰巧当年全球DRAM市场行情破跌 , 2009年由于资金问题奇梦达宣布破产 , 而Buried Wordline也被封存起来 , 这家拥有比肩三星海力士大厂内存专利和技术的公司 , 也侧面反映了整个欧洲存储器的衰落 。
即使这样瘦死的骆驼比马大 , 奇梦达的Buried Wordline和上千万份DRAM技术 , 最终授权给来自中国的半导体企业长鑫 。 结合奇梦达的内存技术 , 2017年刚刚成立的合肥长鑫广纳人才进行技术创新 , 在这几年平稳将先前奇梦达封存的46纳米技术 , 推进到了10纳米级 。 但是合肥长鑫这个10纳米准确来说应该是1x纳米 , 因为当DRAM工艺突破20纳米的大关后 , 工艺制程再往前就逐渐遇到了瓶颈 , 所以内存厂商们就将20纳米以内的工艺区分为1x、1y、1z等制程节点 , 实际上1x相当于16至19纳米工艺 , 1y对应14至16纳米工艺 , 1z对应12至14纳米工艺 。
目前美国美光和韩国SK海力士的DRAM工艺水平已经达到1z纳米 , 三星更是开始量产1z纳米内存 , 所以说长鑫仍然还有一段距离要走 。 但是目前全球DRAM内存从1z纳米之后往前推进也愈发困难 , 开发DRAM芯片的新材料是一种行之有效的方法 , 这段时间也是合肥长鑫的机遇期 。
从2017年才开始成立的合肥长鑫 , 在不到两年时间内研制出了国产首颗19纳米的DRAM芯片 , 这就是DDR4内存芯片 , 2019年9月合肥长鑫正式开始量产DDR4内存 , 目前已经陆续开始向客户交付 。 而根据计划 , 在今年年底左右长鑫的目标是将产能拓展到每月4万片晶圆 , 产量预计将占据全球市场的3% , 全力从美韩内存的铜墙铁壁中打开一条口子 。
【芯片|仅两年便量产19纳米芯片,打破美韩技术垄断,长鑫的内存破局之路】在此期间长鑫已经开始着手攻克17纳米工艺的DRAM内存芯片 , 计划将于2021年完成研发 。 在国内DRAM内存长期处于空白的关键时刻 , 合肥长鑫无疑像黑暗中的一丝曙光 , 引领着国内存储器厂商向前迈进 。
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