2020年疫情使存儲(chǔ)器價(jià)格產(chǎn)生波動(dòng)，同時(shí)也出現(xiàn)了存儲(chǔ)器需求疲軟及供應(yīng)不暢的問(wèn)題。在2020年下半年，存儲(chǔ)器市場(chǎng)依舊不是很樂(lè)觀，存儲(chǔ)芯片價(jià)格持續(xù)下降。但是放眼全球，三星、鎧俠(原東芝)、美光等存儲(chǔ)大廠擴(kuò)大投資熱度不斷攀升，正在積極建廠和擴(kuò)充產(chǎn)能。
這些海外廠商動(dòng)作頻頻，將會(huì)使存儲(chǔ)市場(chǎng)產(chǎn)生怎樣的變化?
一、存儲(chǔ)器市場(chǎng)概覽
縱覽整個(gè)存儲(chǔ)器市場(chǎng)，其絕大部分由海外巨頭公司掌握，國(guó)產(chǎn)公司處于相對(duì)落后的位置。DRAM和NAND Flash是最主流的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，市場(chǎng)規(guī)模占比超過(guò)95%。
2019年NAND Flash市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到了490億美元。據(jù)IDC預(yù)測(cè)，2023年將產(chǎn)生105ZB數(shù)據(jù)，其中12ZB將會(huì)被存儲(chǔ)下來(lái)。NAND Flash市場(chǎng)份額基本被國(guó)外公司所壟斷，主要的廠家為三星、鎧俠、西數(shù)、美光等。國(guó)產(chǎn)廠商長(zhǎng)江存儲(chǔ)處于起步狀態(tài)，正在市場(chǎng)與技術(shù)上奮起直追。
2020 Q1 NAND Flash市場(chǎng)份額 資料來(lái)源：中國(guó)閃存市場(chǎng)，國(guó)元證券研究中心
DRAM是存儲(chǔ)器市場(chǎng)規(guī)模最大的芯片，2018年DRAM市場(chǎng)規(guī)模已超過(guò)1000億美元，2019年由于價(jià)格大幅下降以及服務(wù)器、手機(jī)等下游均出現(xiàn)同比下滑，市場(chǎng)空間出現(xiàn)下降，根據(jù)Trend Force數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019 年DRAM市場(chǎng)空間約621億美元。目前，DRAM芯片的市場(chǎng)格局是由三星、SK海力士和美光統(tǒng)治，三大巨頭市場(chǎng)占有率合計(jì)已超過(guò)95%，而三星一家公司市占率就已經(jīng)逼近50%。
2019年DRAM市場(chǎng)格局 資料來(lái)源：Trend Force,，國(guó)元證券研究中心
在此市場(chǎng)狀況下，海外存儲(chǔ)大廠的投資、擴(kuò)產(chǎn)行為對(duì)于國(guó)內(nèi)處于起步階段的眾廠商來(lái)說(shuō)，將是一場(chǎng)大考驗(yàn)。
二、存儲(chǔ)龍頭大力擴(kuò)產(chǎn)
此前，三星電子宣布了在韓國(guó)平澤廠區(qū)的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，除擴(kuò)建采用極紫外光(EUV)的晶圓代工生產(chǎn)線(xiàn)及DRAM產(chǎn)能之外，還將擴(kuò)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(dá)8萬(wàn)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(xiàn)，量產(chǎn)100層以上三星電子最先進(jìn)的第六代V-NAND閃存，無(wú)塵室的施工5月份已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行。新生產(chǎn)線(xiàn)預(yù)計(jì)將于2021年下半年進(jìn)入量產(chǎn)階段，新增產(chǎn)能約為2萬(wàn)片/月的晶圓。
去年年底，三星電子便啟動(dòng)了中國(guó)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(huì)生產(chǎn)100層以上的第六代V-NAND。三星NAND Flash生產(chǎn)線(xiàn)主要分布在韓國(guó)華城廠區(qū)、平澤廠區(qū)以及中國(guó)西安廠區(qū)。
無(wú)獨(dú)有偶，其他存儲(chǔ)產(chǎn)商也大幅度投入了存儲(chǔ)產(chǎn)能的擴(kuò)充。
美光這兩年不斷有加大存儲(chǔ)資本投入的消息傳出。首先看DRAM方面，據(jù)臺(tái)媒報(bào)道，美光將在臺(tái)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(dá)4000億元新臺(tái)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(chǎng)需求，逐步擴(kuò)增產(chǎn)能，規(guī)劃設(shè)計(jì)月產(chǎn)能6萬(wàn)片。
今年早些時(shí)候，美光表示，A3 預(yù)計(jì)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(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)涵蓋了12nm到14nm之間的工藝標(biāo)準(zhǔn)，而1ynm標(biāo)準(zhǔn)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(kāi)始送樣，還將投入下一世代HBM以及1α技術(shù)的研發(fā)。同時(shí)，美光表示，為了持續(xù)推進(jìn)先進(jìn)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(jìn)節(jié)點(diǎn)切換，提升先進(jìn)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(shí)，美光也在去年宣布啟用在新加坡擴(kuò)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(kuò)建的設(shè)施能夠?yàn)闊o(wú)塵室空間帶來(lái)運(yùn)作上的彈性，更可以促成3D NAND技術(shù)進(jìn)階節(jié)點(diǎn)的技術(shù)轉(zhuǎn)型。
由于目前美光在第三代96層3D NAND已可進(jìn)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(kuò)建的新廠，可于下半年開(kāi)始生產(chǎn)，但礙于目前市場(chǎng)NAND供過(guò)于求的情況，以及要將3D NAND技術(shù)提升，所以暫時(shí)不會(huì)因?yàn)閿U(kuò)廠而增加任何新的晶圓產(chǎn)能。在最新一期的財(cái)報(bào)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(jì)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(dá)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(huì)分擔(dān)投資。
與此同時(shí)，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(jì)劃于2020年上半年開(kāi)始生產(chǎn)3D NAND。
SK海力士也已經(jīng)開(kāi)始對(duì)存儲(chǔ)半導(dǎo)體進(jìn)行積極的設(shè)備投資。計(jì)劃對(duì)中國(guó)無(wú)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(jì)劃在C2F工廠的空余空間內(nèi)建設(shè)月度產(chǎn)能達(dá)到3萬(wàn)個(gè)的DRAM 產(chǎn)線(xiàn)，自2020年7月已經(jīng)開(kāi)始導(dǎo)入設(shè)備。
SK海力士計(jì)劃以保守的態(tài)度實(shí)施最初制定的投資計(jì)劃。且認(rèn)為存儲(chǔ)半導(dǎo)體市場(chǎng)肯定會(huì)出現(xiàn)恢復(fù)，因此再次啟動(dòng)投資。此外，原計(jì)劃自2021年1月起，對(duì)利川工廠(京畿道)的M16進(jìn)行設(shè)備投資，現(xiàn)在計(jì)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(jìn)行調(diào)整。此外，SK海力士計(jì)劃將DRAM產(chǎn)線(xiàn)(利川)的增產(chǎn)規(guī)模從原來(lái)的2萬(wàn)個(gè)提高至3萬(wàn)個(gè)，此外，還計(jì)劃將NAND閃存(清州)的產(chǎn)能提高5,000個(gè)，且已經(jīng)在推進(jìn)。
三、有備而來(lái)的存儲(chǔ)廠商
不難發(fā)現(xiàn)，相較于NAND Flash，DRAM市場(chǎng)似乎顯得謹(jǐn)慎。就目前而言，DRAM供應(yīng)商三星、SK海力士、美光等對(duì)DRAM的投產(chǎn)相對(duì)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(huì)投產(chǎn)，也正計(jì)劃在臺(tái)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(mǎn)足市場(chǎng)需求，2020年三家原廠將擴(kuò)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(jī)，海外巨頭依然積極進(jìn)行設(shè)備投資，其主要原因是他們都對(duì)存儲(chǔ)半導(dǎo)體市場(chǎng)持有積極的態(tài)度。
首先，雖然受新冠肺炎影響全球經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)低迷，服務(wù)器和PC方向的DRAM需求卻在增長(zhǎng)。此外，以互聯(lián)網(wǎng)未中心的居家辦公、在線(xiàn)教育、業(yè)余活動(dòng)、在線(xiàn)購(gòu)物等的大量出現(xiàn)，導(dǎo)致服務(wù)器、PC的銷(xiāo)售增多，從而帶動(dòng)了DRAM的需求增長(zhǎng)。
其次，從根源上看，三星等廠商擴(kuò)大產(chǎn)能，與市場(chǎng)上的預(yù)期有關(guān)。隨著5G、自動(dòng)駕駛物聯(lián)網(wǎng)和AI的到來(lái)，圍繞著數(shù)據(jù)的生意正在快速增長(zhǎng)。從2017年開(kāi)始，以DRAM和NAND Flash為主的半導(dǎo)體存儲(chǔ)市場(chǎng)規(guī)模已超過(guò)1000億美金，增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)超于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
疫情的到來(lái)雖然使全球經(jīng)濟(jì)充滿(mǎn)了不確定性，但促進(jìn)半導(dǎo)體需求增長(zhǎng)的因素卻不少，因此海外廠商才繼續(xù)進(jìn)行積極的投資。某位熟悉韓國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)的分析人士指出:“從韓國(guó)半導(dǎo)體巨頭的投資計(jì)劃來(lái)看，可以說(shuō)他們對(duì)半導(dǎo)體市場(chǎng)情況持有肯定的態(tài)度”。
這些存儲(chǔ)廠商都是有備而來(lái)。
四、中國(guó)存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)面臨考驗(yàn)
在這些廠商加速存儲(chǔ)布局，搶占下一個(gè)未來(lái)的時(shí)候，正在發(fā)力的的中國(guó)存儲(chǔ)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(kuò)產(chǎn)及相關(guān)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)當(dāng)中，各大閃存廠商無(wú)疑將先進(jìn)工藝放在了重點(diǎn)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(chǎng)上的主流NAND閃存產(chǎn)品為92層工藝，預(yù)計(jì)今年會(huì)逐步將128層產(chǎn)品導(dǎo)入到各類(lèi)應(yīng)用當(dāng)中，以維持成本競(jìng)爭(zhēng)力。
美光也在積極推進(jìn)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(dāng)前積極布局?jǐn)U展的重點(diǎn)，與PC OEM廠商進(jìn)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(xún)的介紹，SK海力士將繼續(xù)增加96層產(chǎn)品的占比，同時(shí)著重進(jìn)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(jì)今年將進(jìn)入投產(chǎn)階段。
鎧俠今年1月發(fā)布112層3D NAND，量產(chǎn)時(shí)間預(yù)計(jì)在下半年。鎧俠今年的主力產(chǎn)品預(yù)計(jì)仍為96層，將滿(mǎn)足SSD方面的市場(chǎng)需求。隨著112層產(chǎn)能的擴(kuò)大，未來(lái)鎧俠會(huì)逐步將之導(dǎo)入到終端產(chǎn)品中。
看向國(guó)內(nèi) ，去年9月，長(zhǎng)江存儲(chǔ)發(fā)布了64層3D NAND閃存。有消息稱(chēng)，長(zhǎng)江存儲(chǔ)64層消費(fèi)級(jí)固態(tài)硬盤(pán)將于今年第三季度上市。有分析認(rèn)為，長(zhǎng)江存儲(chǔ)今年的重點(diǎn)在于擴(kuò)大產(chǎn)能，同時(shí)提升良率，并與OEM廠商合作進(jìn)行64層3D NAND的導(dǎo)入。不過(guò)今年4月長(zhǎng)江存儲(chǔ)也發(fā)布了兩款128層3D NAND閃存，量產(chǎn)時(shí)間約為今年年底至明年上半年。在先進(jìn)工藝方面，長(zhǎng)江存儲(chǔ)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(lái)要進(jìn)入量產(chǎn)，勢(shì)必要達(dá)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(huì)具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。與實(shí)力雄厚的國(guó)外廠商相比，長(zhǎng)江存儲(chǔ)處于剛剛跟上腳步的階段。如果閃存產(chǎn)業(yè)陷入了殺價(jià)潮，那么對(duì)長(zhǎng)江存儲(chǔ)來(lái)說(shuō)，優(yōu)勢(shì)就不再明顯。
再看DRAM產(chǎn)業(yè)，當(dāng)年韓國(guó)廠商也是透過(guò)擴(kuò)產(chǎn)、降價(jià)等方式，將當(dāng)時(shí)如日中天的日本DRAM產(chǎn)業(yè)和尚在襁褓中的臺(tái)灣地區(qū)DRAM扼殺在搖籃中，對(duì)于正在崛起的中國(guó)存儲(chǔ)來(lái)說(shuō)，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(shí)候，是需要考慮的另一個(gè)問(wèn)題。
半導(dǎo)體專(zhuān)家莫大康曾指出，存儲(chǔ)芯片具有高度標(biāo)準(zhǔn)化的特性，且品種單一，較難實(shí)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(jìng)爭(zhēng)力。因此，每當(dāng)市場(chǎng)格局出現(xiàn)新舊轉(zhuǎn)換，廠商往往打出技術(shù)牌，以期通過(guò)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(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
有報(bào)道指出，中國(guó)的長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)(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(guó)企業(yè)對(duì)韓國(guó)廠家形成了威脅。為了擺脫中國(guó)廠商的窮追猛趕，韓國(guó)廠家正在實(shí)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(wàn)個(gè)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(cè)試的目的。真正要采用EUV技術(shù)的產(chǎn)品是計(jì)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(yùn)用在位線(xiàn)(Bit Line，將信息向外部輸送)的生產(chǎn)中。據(jù)說(shuō)，三星已經(jīng)將EUV應(yīng)用于現(xiàn)有的工序中(據(jù)說(shuō)是2-3層)。
此外，SK海力士也在準(zhǔn)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(tái)EUV曝光設(shè)備，用于研究開(kāi)發(fā)，目標(biāo)是計(jì)劃在2021年通過(guò)EUV技術(shù)批量生產(chǎn)DRAM。
有分析師指出，“EUV工藝是目前中國(guó)廠家無(wú)法模仿的先進(jìn)技術(shù)，率先采用EUV工藝的DRAM，對(duì)于要求較高的數(shù)據(jù)中心而言，是十分有利的?！?/p>
在先進(jìn)工藝方面，中國(guó)存儲(chǔ)廠商仍然需要努力。
五、總結(jié)
存儲(chǔ)市場(chǎng)目前雖仍由海外廠商占據(jù)主導(dǎo)地位，但中國(guó)廠商正在逐步崛起。正如前文所言，海外廠商投資擴(kuò)產(chǎn)除了看到存儲(chǔ)的前景以外，中國(guó)廠商的崛起也是其中微小卻不可忽視的原因之一。