NAND Flash和DRAM的強(qiáng)勁需求對(duì)存儲(chǔ)芯片供應(yīng)商來說將會(huì)變得前景可期,傳聞近期長(zhǎng)江存儲(chǔ)計(jì)劃跳過原定192層技術(shù)挑戰(zhàn)232層NAND且計(jì)劃2022年底量產(chǎn)。該計(jì)劃已經(jīng)超越了鎧俠和三星分別于今年計(jì)劃推出的162層、224層NAND。這則消息對(duì)于中國(guó)本土半導(dǎo)體而言無疑是振奮的好消息,但目前國(guó)內(nèi)的存儲(chǔ)芯片技術(shù)是否真正能支撐得住呢?

在半導(dǎo)體市場(chǎng)需求旺盛的引領(lǐng)下,去年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)高速增長(zhǎng)。根據(jù)WSTS統(tǒng)計(jì),2021年全球半導(dǎo)體銷售達(dá)到5559億美元,同比增長(zhǎng)26.2%。中國(guó)仍然是最大的半導(dǎo)體市場(chǎng),2021年的銷售額總額為1925億美元,同比增長(zhǎng)27.1%。其中,邏輯IC、模擬IC、傳感器及存儲(chǔ)IC市占及需求穩(wěn)健提升。所以,中國(guó)存儲(chǔ)IC市場(chǎng)未來可期。

但是,有市場(chǎng)僅是前提,緊隨其后的是芯片設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。從產(chǎn)能角度而言,根據(jù)IC Insights今年5月公布的數(shù)據(jù)顯示,去年國(guó)內(nèi)芯片產(chǎn)量只占其銷售總額的不到20%。在去年國(guó)內(nèi)制造的312億美元IC中,半導(dǎo)體企業(yè)總部位于中國(guó)的僅占123億美元(39.4%)。臺(tái)積電、SK海力士、三星、英特爾、聯(lián)華電子等其他在中國(guó)擁有的晶圓廠生產(chǎn)了其余的芯片。因此,中國(guó)存儲(chǔ)IC必須克服設(shè)計(jì)和制造工藝上的不足才能夠獲取有力市場(chǎng)份額。

以DRAM為例。據(jù)OFweek電子工程網(wǎng)編輯了解,國(guó)外三大存儲(chǔ)芯片供應(yīng)商美光、SK海力士和三星就憑借先進(jìn)的制造設(shè)備和設(shè)計(jì)工藝去年貢獻(xiàn)了全球DRAM市場(chǎng)94%的市場(chǎng)份額,其中僅韓國(guó)SK海力士和三星就完全碾壓其他對(duì)手占據(jù)全球DRAM銷售額的71.3%。

國(guó)內(nèi)外存儲(chǔ)“芯片”兩大陣營(yíng):DRAM和NAND Flash

圖1:三星、美光、SK海力士、南亞、力積電和長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)等市場(chǎng)企業(yè)的DRAM路線圖。圖片來源/TechInsights

國(guó)內(nèi)存儲(chǔ)IC原廠如何趕上?從2020年上半年開始,存儲(chǔ)大廠的博弈繼續(xù)加劇。三星于該年10月率先使用極紫外光刻機(jī)(EUV)技術(shù)生產(chǎn)14nm DRAM。SK海力士緊隨其后,在2021年通過EUV生產(chǎn)10nm DDR5 DRAM。美光預(yù)計(jì)2024年采用EUV技術(shù)生產(chǎn)DRAM。反之,長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)、南亞科技、華邦電子的生產(chǎn)工藝可能介于20nm及以上。與前者相比,后者尚處于“追趕期”。

另外,值得一提的是,國(guó)內(nèi)DRAM制造商長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)利用新技術(shù)工藝推出的DRAM產(chǎn)品已經(jīng)與國(guó)際主流產(chǎn)品接軌并參與競(jìng)爭(zhēng)。

目前,從“芯片”陣營(yíng)上劃分,國(guó)外DRAM原廠主要以韓國(guó)三星和SK海力士、美國(guó)的美光為主;中國(guó)本土存儲(chǔ)芯片原廠DRAM主要是長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)、南亞科技、力積電、華邦電子,而福建晉華DRAM芯片尚未取得進(jìn)展。

接下來是NAND Flash主題。從目前來看,國(guó)外NAND Flash主要廠商主要是:韓國(guó)三星和SK海力士;美國(guó)的美光、西部數(shù)據(jù)、英特爾;及日本的鎧俠;中國(guó)本土則是長(zhǎng)江存儲(chǔ)、武漢新芯、臺(tái)灣旺宏電子為主。

圖2:三星、鎧俠/WD、SK海力士、美光、長(zhǎng)江存儲(chǔ)和旺宏電子等市場(chǎng)企業(yè)的3D NAND路線圖。圖片來源/TechInsights

這些主要的NAND芯片制造商正在為生產(chǎn)大容量存儲(chǔ)芯片而競(jìng)相角逐3D NAND。如三星推出的176層、鎧俠/西部數(shù)據(jù)162層、美光176層、SK海力士176層的3D NAND。

面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)白熱化的3D NAND,國(guó)產(chǎn)NAND企業(yè)也是不甘示弱!在去年,長(zhǎng)江存儲(chǔ)128層Xtacking TLC和QLC產(chǎn)品已經(jīng)上市。旺宏電子(MXIC)還宣布了他們的第一個(gè)48層3D NAND原型,將于2022年底或2023年初量產(chǎn)。

總體而言,一方面對(duì)手利用快速技術(shù)迭代搶食存儲(chǔ)市場(chǎng)的步伐一直不停歇,一方面本土國(guó)產(chǎn)存儲(chǔ)芯片廠商面臨從制造設(shè)備、工藝設(shè)計(jì)等多重阻力,欲趕超對(duì)手尚需時(shí)間和技術(shù)創(chuàng)新。

針對(duì)如此,在中國(guó)仍是全球最大的半導(dǎo)體市場(chǎng)中,中國(guó)本土存儲(chǔ)芯片廠商如何逆勢(shì)突圍?如何依靠國(guó)產(chǎn)替代優(yōu)勢(shì)搶占份額,又有何利用NAND等主流芯片進(jìn)行市場(chǎng)布局?這應(yīng)是當(dāng)下國(guó)內(nèi)存儲(chǔ)供應(yīng)鏈企業(yè)重點(diǎn)思考的問題。

2022年6月22日,由OFweek電子工程網(wǎng)舉辦的“OFweek2022(第二期)工程師系列在線大會(huì)——半導(dǎo)體技術(shù)在線會(huì)議”即將召開,本次會(huì)議出席的重量演講嘉賓之一的東芯半導(dǎo)體股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“東芯半導(dǎo)體”)副總經(jīng)理陳磊將為大家?guī)碇黝}為《存儲(chǔ)芯時(shí)代下的主流與新序》。該議題將重點(diǎn)闡述半導(dǎo)體市場(chǎng)環(huán)境及趨勢(shì)、國(guó)產(chǎn)替代主流趨勢(shì)及存儲(chǔ)行業(yè)新次序下的本土存儲(chǔ)廠商的突圍之路。

東芯半導(dǎo)體:聚焦中小容量NAND、NOR、DRAM存儲(chǔ)芯

存儲(chǔ)芯片設(shè)計(jì)公司東芯半導(dǎo)體成立于2014年,專注于中小容量存儲(chǔ)芯片設(shè)計(jì)研發(fā),主要產(chǎn)品業(yè)務(wù)涉及NAND、NOR、DRAM、MCP四大版塊。其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于5G通信、物聯(lián)網(wǎng)終端、消費(fèi)電子、工業(yè)和汽車電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。

自成立以來,東芯半導(dǎo)體即致力于實(shí)現(xiàn)本土存儲(chǔ)芯片的技術(shù)突破,通過統(tǒng)一底層設(shè)計(jì)、功能性可變式的研發(fā)架構(gòu),構(gòu)建了強(qiáng)大的設(shè)計(jì)電路圖及封裝測(cè)試的數(shù)據(jù)庫(kù),實(shí)現(xiàn)了芯片設(shè)計(jì)、制造工藝、芯片設(shè)計(jì)、封裝測(cè)試等環(huán)節(jié)全流程的掌控能力,并擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。公司設(shè)計(jì)研發(fā)并量產(chǎn)的24nmNAND、48nmNOR均為國(guó)內(nèi)目前領(lǐng)先的NAND、NOR工藝制程。

東芯半導(dǎo)體憑借以低功耗、高可靠性為特點(diǎn)的多品類存儲(chǔ)芯片產(chǎn)品及在工藝制程及性能等方面出色的表現(xiàn),產(chǎn)品不僅在高通、博通、聯(lián)發(fā)科、紫光展銳、中興微、瑞芯微、北京君正、恒玄科技等多家知名平臺(tái)廠商獲得認(rèn)證,同時(shí)已進(jìn)入三星電子、?？低暋⒏锠柟煞?、傳音控股、惠爾豐等國(guó)內(nèi)外知名客戶的供應(yīng)鏈體系,被廣泛應(yīng)用于通訊設(shè)備、安防監(jiān)控、可穿戴設(shè)備、移動(dòng)終端等終端產(chǎn)品。

該公司主要產(chǎn)品為非易失性存儲(chǔ)芯片NAND Fash、NOR Fash;易失性存儲(chǔ)芯片DRAM以及衍生產(chǎn)品MCP。在此次在線活動(dòng)上,東芯半導(dǎo)體將展示多款各類型存儲(chǔ)芯片,如下。

(1)SPI NAND Flash

產(chǎn)品特點(diǎn):單芯片設(shè)計(jì)的串行通信方案,引腳少、封裝尺寸小;在同一顆粒上集成了存儲(chǔ)陣列和控制器并帶有內(nèi)部ECC模塊;擁有38nm及2xnm的成熟工藝制程,未來將繼續(xù)研發(fā)1xnm先進(jìn)工藝制程;容量從512Mb到4Gb,3.3V/1.8V兩種電壓;WSON/BGA等多種封裝形式。

(2)PPI NAND Flash

產(chǎn)品特點(diǎn):高可靠性;容量從1Gb到8Gb,3.3V/1.8V兩種電壓;TSOP48/VFBGA63/VFBGA67等多種封裝方式。

(3)SPI NOR Flash

產(chǎn)品特點(diǎn):增加DTR傳輸模式;支持Single/Dual/Quad SPI和QPI四種指令模式;容量從32Mb到512Mb,3.3V/1.8V兩種電壓;WLCSP/WSON/SOP等多種封裝方式。

(4)DDR3(L)

產(chǎn)品特點(diǎn):高傳輸速率以及低工作電壓;具有標(biāo)準(zhǔn)SSTL接口、8n-bit prefetch DDR架構(gòu)、8個(gè)內(nèi)部bank;容量從1Gb到4Gb,1.5V/1.35V兩種電壓;主流的內(nèi)存產(chǎn)品。

(5)MCP

產(chǎn)品特點(diǎn):具有NAND Flash和DDR多種容量組合;Flash和DDR均為低電壓的設(shè)計(jì),核心電壓1.8V;DDR包含LPDDR1/LPDDR2兩種規(guī)格;合二為一進(jìn)行封裝,高效集成電路,提高產(chǎn)品穩(wěn)定性。

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