Yole：中国厂商逐渐影响存储格局

来源：内容由半导体行业观察（ID：icbank）编译自「semiconductor-digest」，谢谢。

半导体存储器是现代以数据为中心社会的关键战略市场，并受到重要的大趋势的推动，这些大趋势包括移动性，云计算，人工智能（AI）和物联网（IoT）。NAND（非易失性）和DRAM（易失性）是当前的主流存储器，分别用作智能手机，固态硬盘，PC，服务器和车辆等广泛应用和系统的存储和工作的存储器。2019年，NAND和DRAM占整体独立存储器市场的96％，合并收入为1070亿美元。

中国是存储设备的重要市场，并且由于移动，汽车和服务器市场的需求旺盛，其需求继续保持强劲增长。值得注意的是，中国购买了全球制造的所有NAND和DRAM芯片的1/3以上（ 图1 ）。

中国的中央和地方政府与私人企业合作，已投资数十亿美元发展本地半导体产业，以弥合国内生产与消费之间的差距。早在2015年，中国政府就启动了一项大规模资助计划，以将其国内半导体IC生产从2015年的不到20％提高到2025年的70％。大约20个地方政府设立了指导基金。达成总价值超过900亿美元的总体投资计划。中国一直在努力与这一雄心勃勃的计划保持同步。

但是我们必须认识到，打造和运营与市场领先者相同的技术能力的半导体晶圆厂并不是一个仅通过投入资金就能解决的问题。特别地，由于3D NAND和DRAM设备的高制造复杂性，存储器是一项非常具有竞争性和挑战性的业务。应考虑的主要挑战之一是对高级技术IP和工程人才的需求。美光，三星和SK hynix等外国公司不接受前沿存储器产品的技术许可或与当地公司的合作伙伴关系。而且，收购外国实体的交易通常受到全世界外国政府的阻止。

如今，中国OEM必须从领先的国际供应商那里购买其大部分NAND和DRAM芯片，例如美光，英特尔和Western Digital（美国），三星和SK hynix（韩国）以及Kioxia（日本）。这些参与者在技术开发方面处于领先地位，并制定了快速而积极的扩展计划。在2019年，同时提供NAND和DRAM产品的制造商（例如三星，SK hynix和美光）将其存储芯片生产的30％以上卖给了位于中国的公司，以及纯NAND厂商（例如Kioxia，Western Digital和英特尔–平均将其NAND生产的30％销往中国（ 图2 ）。

在与西方的贸易紧张关系不断升级的背景下，在中国建立自给自足的半导体生态系统的进程已大大加快。然而，领先的半导体国家可以通过贸易手段很容易地限制其发展。因为中国半导体制造商仙子啊依靠外国公司来提供最新的晶圆厂设备（WFE），因为本地设备供应商无法提供领先的制造工具，而且与全球同行的技术差距太大，无法在几年的时间里消除差距。

因此，对于美国（应用材料，Lam Research，KLA Tencor）以及欧洲（ASML，EVG）和日本（Canon和Tokyo Electron）的巨型半导体设备生产商来说，预计中国仍将是其未来多年的主要市场，美国政府对芯片制造技术的贸易限制将极大地限制此类WFE玩家的可服务市场，并将对中国的存储器制造能力产生重大影响。

除此以外，如果美国存储器制造商被禁止向中国出售产品，他们将不得不寻找新客户来购买他们的产品，而韩国或日本的其他存储器制造商将看到中国的需求激增。随着可以从中购买的公司数量减少，中国公司可能会看到内存价格上涨的趋势。

中国存储公司概述

中国有几个正在进行的半导体存储项目，当中涉及国内外参与者（图3）。SK hynix，三星和英特尔（最近出售给SK海力士）是主要的外国芯片制造商，在中国拥有大量的NAND和DRAM生产。SK hynix的无锡DRAM晶圆厂每月的装机容量为200,000个晶圆（WPM），而三星和英特尔的3D NAND晶圆厂可分别生产120,000 WPM（西安）和65,000 WPM（大连）。

两家最具竞争力的本地公司是长江存储（YMTC）和长鑫存储（CXMT）。在NAND业务中，长江存储在中国处于领先地位。目前，该公司正在国内小批量运送64L NAND（包括SSD），预计在2021年将有128L产品投入生产和出货。至于DRAM，CXMT是中国最先进的DRAM公司，已凭借基于10G1制程的8Gb DDR4产品进入市场。2019年，YMTC和CXMT均在半导体制造设备上花费了巨额资金，为全球WFE供应商提供了不少收入。

在DRAM业务中，还有两家值得一提的公司：福建晋华集成电路有限公司（JHICC）和清华紫光集团。JHICC一直在与台湾联华电子合作开发DRAM，但在2018年10月因为美国的起诉，而遭受了重大挫折。

清华紫光集团是著名的国有控股工业集团和投资集团，在政府中国集成电路产业的框架内运作推广策略。它拥有对多家公司的控制权，其中包括YMTC，西安UniIC半导体，UNIC内存技术（最近已转移到其他子公司）以及Unimos Microelectronics（以前称为ChipMos，上海）。

尽管中国开始发展其NAND和DRAM产业，但由于当地供应链的完善发展以及本地主要无晶圆制造商GigaDevice Semiconductor的推动，中国已成为NOR闪存业务的领先国家之一。在2019年，GIGADEVICE的SPI NOR业务排名全球第三，而在全球的Nor Flash业务中，GD排在华邦，旺宏电子和赛普拉斯之后，位居全球第四。

中国还启动了一些新项目，以推动新型非易失性存储器（NVM）技术的商业化，例如自旋转移转矩磁阻RAM（STT-MRAM），相变存储器（PCM）和电阻性RAM（ReRAM）。 图3 中列出了一些新兴的NVM公司。

长江存储成立于2016年，资金总额为240亿美元。该公司总部位于武汉，在中国经营着最先进的3D NAND晶圆厂，并计划将长期生产目标定为30万WPM。YMTC拥有约4,000名员工，由清华紫光集团控制，清华紫光集团持有该公司51％的股份。成立后不久，YMTC收购了武汉新芯半导体制造有限公司（XMC）代工厂，以利用其300mm晶圆厂。XMC是中国第一家基于TSV技术的图像传感器制造商，并一直与Spansion（后来与Cypress合并）合作开发和制造32L NAND器件。

YMTC的一个重要里程碑是2018年推出了Xtacking 技术，自2012年以来，XMC就一直在使用硅片间堆叠技术。在Xtacking 方法中，首先在两个不同的die上制造3D NAND存储器阵列和CMOS逻辑电路，然后进行混合键合工艺用于将两个部分放在一起。Xtacking 声称能够实现更高的I / O速度，更大的每个die位密度，更短的开发时间和更快的制造周期。

2019年9月，YMTC宣布量产中国首款基于Xtacking 的64L 3D NAND 。从那时起，YMTC计划跳过96L技术，转而使用128L技术，以赶上即将增加第一代1xxL 3D NAND产量的国际NAND厂商（见图4）。值得注意的是，YMTC已开始开发128L NAND，其128L 1.33Tb QLC 3D NAND已通过多个控制器合作伙伴的样品验证。

总体而言，2020年1月爆发的COVID-19大流行似乎并未对YMTC的路线图产生重大影响。

2020年5月，Phison宣布其控制器支持YMTC的3D NAND，从而为基于中国NAND的SSD进入市场铺平了道路。YMTC也可能很快推出基于64L 3D NAND芯片的自有品牌SSD，最初瞄准中国的PC OEM。到目前为止，这些芯片已被两家中国公司采用：Longsys Electronics用于其Lexar品牌的固态硬盘和Power Electronic Technology用于其Gloway品牌的固态硬盘。

在当前激烈的价格竞争中，YMTC进入NAND市场被认为是新一轮市场整合的可能触发因素。不论其3D NAND芯片的质量水平如何，YMTC都能获得中国品牌厂商的购买支持。同时，作为中国的“冠军”，它将获得中国当地强有力的支持。

长鑫存储于2017年在安徽省合肥市成立。该公司隶属于政府所有的合肥工业投资集团（HIIG）。早在2017年，CXMT宣布以72亿美元的价格收购300mm DRAM晶圆厂，目标产能为120,000 WPM。CXMT在2019年第三季度完成了第一阶段设施（Fab 1）的建设，并引进了用于生产40,000 WPM的设备。它拥有大约3,000名员工，其中超过75％是从事与研发相关项目的工程师。CXMT已获得了奇梦达最初设计的IP许可。CXMT可以访问1000万份文档，涉及模型，设计，制造，控制，质量系统，OPC，测试模式，包装等。2020年4月，CXMT还与Rambus签署了许可协议。

CXMT的最初目标是解决一些国内DRAM需求。除Longsys和Gloway外，第二大内存模块供应商ADATA Technology也已将CXMT的8Gb DDR4芯片用于面向中国台式机/笔记本电脑市场的DIMM产品。

据报道CXMT计划在2021年之前完成其17 nm制程技术的开发。该公司还概述了未来的制程：在中期，它将使用HKMG和气隙位线（air-gap bit lin

）技术，而从长远来看，它将使用柱状电容器，栅极全能晶体管以及（EUV）光刻。但是，长鑫存储未来的挑战依然巨大。

兆易创新成立于2005年，总部位于北京，采用无晶圆厂模式运作，与代工伙伴以及组装测试厂保持着牢固的关系。GigaDevice及其代工合作伙伴半导体制造国际有限公司（SMIC）正在以至少25,000 WPM的产能为中国NOR市场提供动力。当前的产品组合包括NOR（512Kb – 512Mb，现在有1-2Gb采样），SLC NAND（1-8Gb）存储器和微控制器（MCU）。GigaDevice还与Rambus建立了一家名为Reliance Memory的合资公司，专注于新兴的存储器，主要是电阻RAM（ReRAM）。最近，它从Rambus和Reliance Memory获得了180多项与ReRAM技术相关的专利和应用程序的许可证。

GigaDevice经历了强劲的增长，2019年的收入增长了46％左右。计划投资4.6亿美元，并计划进一步扩大业务。早在2017年，它就与合肥工业投资集团（HIIG）和CXMT达成了一项为期5年的协议，开发总投资额为27亿美元（19％的HIIG和20％的GigaDevice）的19nm DRAM技术。对DRAM技术的访问，再加上其现有的NOR闪存和SLC NAND业务，可能会使GigaDevice成为中国存储器行业的一支新力量。

中国准备从3D NAND开始改变内存市场格局

中国厂商开始逐渐成为存储市场的新兴力量，并可能引发存储器业务的深刻变化。得益于政府投资基金的大量资金支持以及研发和制造的领先优势，YMTC在所有宣布的中国记忆体生产商中最早取得成功。Yole预计YMTC的大量NAND产量（〜4％）可能会在2021年进入市场，而DRAM需要更长的时间。因为制造DRAM晶圆非常困难，而且中国要想与其他行业保持竞争力，就可能需要更长的时间。作为中国最先进的DRAM制造商，CXMT将在2020年提高19nm工艺（10G1）的产量。

如今，显然已经将主流内存放在优先位置，这些内存对于不断增长的数据中心和移动业务至关重要。3D NAND和DRAM项目已占据了大部分资源，而其他内存技术的投资要么相当有限，要么主要集中在最有前途的公司。

但是，中国并没有忽视所有新兴的NVM业务，并启动了许多旨在获取新的内存专业知识和IP并开发新技术工艺和产品的项目，为整个半导体内存业务的下一步发展做好准备。

同时，由于发达的本地供应链和GigaDevice的活动，独立的NOR闪存将仍然是中国最坚固的存储器业务。