中囯己有三家企業向存儲器芯片制造發起沖鋒,分別是武漢長江存儲的32層3D NAND閃存;福建晉華的是32納米的DRAM利基型產品;以及合肥長鑫(睿力)的19納米 DRAM。而且三家都聲稱2018年底前將實現試產,開通生產線。

如果再計及紫光分別在南京和成都剛宣布再建兩個存儲器基地,總計己有五家企業。

艱難的上馬決定

中國半導體業要上馬存儲器芯片制造,當時大多數人持謹慎態度,不是看輕自己,而是存儲器業的競爭太激烈。

存儲器業究竟難在那里?可能有如下幾個主要方面:

未見有“新進者”

自上世紀90年代之后,全球存儲器制造廠商未見有一家“新進者”,其間奇夢達倒閉,及美光兼并了爾必達,導致在DRAM領域全球僅存三家,包括三星、海力士與美光(中國臺灣地區的多家加起來占5%,可以忽略不計)以及NAND閃存僅存四個聯合體,包括三星、東芝與西數、海力士及美光與英特爾,其中三星居壟斷地位,2017年它的DRAM 占全球的45.8%及NAND占37%。

周期起伏

存儲器業基本上的“規律”是盈利一年,虧損兩年,而三星是個例外,它獨霸天下,善于作逆向投資。如依Gartner數據,2017年全球存儲器增長64.3%,達約1200億美元,而2018年增長13.7%,及2019年下降12.9%,2020年再下降10.2%。

投資大,拼的是產能與成本

由于存儲器產品的特殊性,它的設計相對簡單,因此產品的線寬、產能、成品率與折舊,成為成本的最大項目。任何新進者,由于產能爬坡,折舊等因素幾乎無法與三星等相匹敵,所以即便舍得投入巨資,恐怕也難以取勝,其中還有專利等問題。

中國半導體業面臨艱難的抉擇,現實的方案是可能在處理器(CPU)與存儲器兩者之中選一,眾所周知,處理器己經投入近20年,龍芯的結果是有成績,但是難予推廣應用。所以只能選擇存儲器是眾望所歸,僅是感覺難度太大,多數人在開始時表示猶豫而己。如今“木己成舟”,只能齊心協力,努力拼搏向前。

困難在2019年及之后

對于中國上馬存儲器制造,可能會面臨三個主要難關:1) 突破技術關; 2) 拼成本與價格; 3) 專利糾紛。

從態勢分析,其中突破技術關,成功試產,對于中國存儲器廠商可能都不是問題,顯然2018年相比2017年的投資壓力會增大。

預期最困難的是第二個難關,開始產能的爬坡,以及拼產品的成本與價格階段。它們兩者聯在一起,當成本差異大時,產能爬坡的速率一定會放緩,很難馬上擴充產能達到50,000-100,000片。因為與對手相比較,在通線時我們的產能僅5,000至10,000片,對手己是超過100,000片,它的成品率近90%,而我們可能在70-80%。三星己經64層 3D NAND量產,我們可能尚在32層,它的折舊在30%,或者以下,而我們可能大於50%,以及它們的線寬尺寸小,每個12英寸硅片可能有900個管芯,而我們僅800個,或更少等。所以不容懷疑成本差異是非常明顯,要看我們的企業從資金方面能夠忍受多長時間的虧損。

所以對于中國的存儲器業最艱難的時刻應該在2019年,或者之后。

第三個難關是專利糾紛,近期己有多方的“空氣”說,中國做DRAM怎么能不踩專利的“紅線”,而且不可預測對手會如何與您開打,這是中國半導體業成長必須要支付的“代價”。因此從現在開始就要準備專利方面的律師及材料,迎接戰斗。

對于知識產權保護中國半導體業一定要給予足夠的重視,也是邁向全球化的必由之路。

因為對手們正虎視眈眈的監視著我們,它們通常會采用兩個利器,一個是“專利棒”,它們的目的首先是要徹底打垮我們,然后即便打不敗我們,也要拖跨我們。另一個更兇狠的是“打價格戰”,讓我們的產品變成庫存而無法售出。所以這一仗是十分艱難,要提前做好它們會非理性出牌的預案,顯然除了資金上能夠持續之外,要充分利用好市場在中囯的優勢。

近期三星,美光、海力士、英特爾以及東芝都紛紛開始擴充產能,不是個好兆頭,據說它們的目的之一都是為了應對中國的存儲器業崛起。

突破存儲器的思考

此次攻克存儲器的風險很大,成功與否目前尚不可預言,但是站在中囯半導體業立場,既然是箭己出弦,勢在疾發,那就一定要努力去達成,它對于中國半導體業會產生深遠的影響。

IDM模式的嘗試

為什么中國一定要涉足IDM模式,它與要實現產業的“自主可控”目標緊密相關。由于中國半導體業處于獨特的地位,而現階段它的芯片制造大都采用代工模式,缺乏自有的產品,僅有的fabless又十分偏科,集中于手機處理器等領域,所以要實現產業的“自主可控”目標必須迅速邁入IDM模式,解決部分影響自身需求最關鍵的產品,因此存儲器芯片首先列入候選清單之中。

之前中國也有自己的IDM,如杭州士蘭微電子等,但由于相對弱小,技術的先進性不夠,它們尚不能代表中國的芯片制造業水平。

IDM模式有它的特點,并有一定難度,不然中國半導體業早就可以涉足,它的難點與市場化的關連更為緊密。因為IDM的產品要能滿足市場的需求,而代工僅是提供工藝條件讓客戶來選擇加工,而正因為IDM有自己的產品,它就有庫存的風險,以及與競爭對手是要持續的比拼實力。全球許多著名大廠幾乎都是IDM模式,如英特爾做處理器(CPU),三星做DRAM與NAND,NXP做汽車電子,TI做模擬產品等。

所以此次涉足存儲器制造采用IDM模式對于中國半導體業是個新的開始,具里程碑意義。

國產化

國產化的概念十分重要,因為至此西方仍對于中國采用禁運手段,從國家安全出發,中國半導體一定要有部分關鍵的IC產品能替代進口,甚至那怕只有5%-10%的產品是西方一定要購買中國生產的,這樣雙方就可以互相依賴,調節平衡。

而許多文章中經常采用的所謂“國產化率”,如2020年達40%,及2025年達70%,恐怕需要重新思考,它缺乏正確的定義,即它的分子與分母分別由哪些部分組成可能含義尚很模糊。導致國外與國內的所謂國產化率的數據差異大,如果假設到2025年時“國產化率”己經達到了70%,它具有什么現實的意義?

而存儲器產品對于提高國產IC替代應用的前景廣闊。

紫光開工三家存儲器基地的一些看法

紫光愿意承擔中國存儲器業發展的責任,它的董事長趙偉國有企業家的擔當,值得受人尊敬。而從中國存儲器業發展的眼光需要紫光,因為依國有資金為主導,它的機制無法適應存儲器變化快的市場特征,否則武漢新芯也不會邀約紫光入股,并讓它當大股東。

從另一側面觀察,中國最大的芯片制造廠,中芯國際經過16年的積累銷售額才僅30億美元,因而迫切需要探索一種新的模式,由終端企業來帶動制造業可能是其中方法之一,但是之前多家終端企業曾試圖突破,結果是并不成功,反映芯片制造有難度,有它的獨特規律。

如今紫光聲稱要采用前人(半導體人)從未用過的方法,包括用資本運作來積累發展資金,以及兼并來推動產業進步,近期又聲稱要加強研發。盡管業界有些半信半疑,但是觀察近3年來紫光的實踐,至少尚“有些模樣”。

業界至此擔心的是投資高達1,000億美元,同時上馬三個基地,包括武漢、南京和成都,好像太過于自信,也沒有必要性。而且投資金額與投資的實效并非一定成正比。因為在中國的現行條件下,“存儲器業不是愿意砸大錢,就能一定成功”,而且學習三星的經驗并不一定能適用于中國,更不知道“錢”在那里?現在的紫光靠名聲可以融到部分資金,未來主要是依靠業績,是產業發展的正常規則。

業界曾有質疑,紫光是一家企業,它能承擔存儲器業發展的責任,能持久下去嗎?我的初淺認識是紫光愿意探索一條“新路”,對于產業發展有利,也十分需要,因此首先要表示歡迎,并支持它,不該批評與阻止它。如今按紫光董事長趙偉國的說法,大約要有五年時間就可以站穩腳跟,而按我的觀察哪怕再增加2-3年,能夠堅持下來就是成功的表現,它對于中國存儲器業發展將作出巨大的貢獻。

存儲器點滴

全球存儲器的現狀,以下提供些比較關鍵的數據,如月產能,依2017年初計,DRAM方面,三星月產能12英寸40萬片,海力士 30萬片及美光33萬片,而NAND閃存,三星為40萬片,海力士為21萬片,美光與intel為27萬片,及東芝與西數(原閃廸)為49萬片,總計全球存儲器的月產能約為12英寸硅片240萬片。

三星的平澤廠取名Fab18, 2017 Q2量產,生產第四代64層3D NAND 閃存,第一階段月產能為40,000-50,000片,占生產線的設計產能200,000片的1/4,投資金額為27.2-31.7億美元。

目前三星的西安廠量產64層3D NAND閃存,每個12英寸硅片約有780 個256GB的管芯,當平均成品率達85%時,成本估計每個是3美元,相當于主流 2D NAND 工藝16Gb容量的價格。

而20納米的 DDR4 8Gb,每個12英寸硅片約950-1100個管芯,成品率也為85%時,每個12英寸晶園成本為1450美元,計及封裝與測試成本后,每個管芯的成本為1.79-2.24美元。

所以,未來無論是3D NAND,或者是DRAM,比拼的是每顆管芯的成本,顯然成本的壓力很大。

結語

中國上馬存儲器芯片制造引起全球的反響,恐怕2019年及之后會揭開面紗,露出“真容”。它對于中國半導體業具里程碑意義,實質上是為了實現產業“自主可控”目標打下扎實基礎,所以“氣只可鼓,不可泄”。盡管面臨的困難尚很大,但是必須要認真去對待,重視知識產權的保護,并努力加強研發的進程。

有人認為中國的國力是韓國的六倍以上,因此比賽耗國力中國一定能勝利,此話是正確的。然而多家存儲器企業都要依賴于國家資金來彌補虧損,可能也不現實,因為誰也無法預測最終結果會是什么樣。

觀察影響中國芯片制造業的發展,除了技術、人材及資金因素之外,尚有內外兩個關鍵問題,一個是西方的阻撓,它們采用控制尖端人材流出,以及阻止國際兼并等方法,加上不定時的用瓦圣納條約來干擾,以及另一個是產業大環境的改善,即要解決諸多產業發展中的“結構性”矛盾。由于其中一個是不掌握在自已手中,以及另一個涉及國家改革總的進程,所以中國半導體業在存儲器的前進道路中不會很平坦,真要有長期奮戰的決心與勇氣。

本文轉載自求是緣半導體聯盟“莫大康專欄”