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多年以來,中國的記憶體市場依然是尷尬的“零中國產”。最近幾家國內企業宣佈年底前將實現記憶體“量產”。中國產記憶體有希望佔據市場份額嗎?

新媒體編輯/陳炫之

9月初,紫光集團旗下長江儲存正式宣佈,其64層堆疊3D NAND快閃記憶體今年年底前實現量產。同時,合肥長鑫的DRAM(Dynamic Random Access Memory,即動態隨機存取儲存器,最常見的系統記憶體)研發進展順利,已經提前進行機臺安裝,有望在今年年底順利量產中國產DRAM記憶體。

目前,在記憶體市場上,三星、SK海力士和鎂光三家外企“三分天下”,中國產記憶體廠家最近異軍突起,紛紛推出中國產記憶體,並即將實現量產。中國製造能否再次創造奇蹟?

業內專家指出,實現量產與佔有市場是兩個完全不同的概念,受制於產業佈局、人才、成本、技術等多方面因素,寄希望於中國產記憶體產品在短時間內,像中國產手機一樣佔據相當市場份額並不現實。如何在5G來臨時代抓住機遇,縮小與西方先進技術的差距,是中國產晶片及記憶體廠商,未來相當長時間內不得不面對的問題。

記憶體市場上尷尬的“零”中國產

“電腦記憶體和電腦,哪一個能先中國產化?”在上世紀八九十年代,被問到這個問題的百姓大多會回答,記憶體是電腦配件,幾年內就能量產,但中國產電腦卻不是一件容易事。

然而時至今日,聯想集團已經成為世界前三大PC生產廠商,但中國產記憶體條卻依然沒有被“攻克量產”。

記憶體條是CPU可通過匯流排定址,並進行讀寫操作的電腦部件,與CPU、硬碟等統稱為電腦三大件,是電腦必不可少的組成部分。記憶體之所以稱為記憶體,是相對於硬碟這些外存而言。一般情況下,電腦軟體資料大多安裝在外存上,但執行之時,就需要把這些軟體資料調入記憶體,因為CPU和記憶體間的資料交換速度,遠遠高於和外存的交換速度,可想而知電腦如果記憶體不足,帶來的最大問題,就是遲緩和使用上的卡頓。

可就是這樣一個重量只有30g,大小不過幾十釐米的電子元件,中國的中國產自給率竟為0%,甚至不如晶片20%的自給率,幾乎全部依賴進口。

與“百家爭鳴”的晶片市場不同的是,記憶體條市場幾乎被行業巨頭壟斷。從全球範圍來看,三大巨頭分別為三星、SK海力士和鎂光。其中三星和SK海力士是南韓品牌,鎂光則是美國企業,與英特爾等公司關係緊密。這三家企業,佔據了DRAM記憶體市場95%以上的份額。

壟斷給記憶體廠商帶來了巨大的利潤,以三星為例,資料顯示,2018年,三星記憶體營收高達4368億人民幣,淨利潤高達2000多億元;鎂光全年營收達到了303.9億美元(約合人民幣2100億元),毛利率58.9%,淨利潤也高達141.3億美元(800億元人民幣)。

對比之下,華為2018年營收總額儘管達到7000億人民幣,但在同比增長25%的前提下,淨利潤也只有593億元;華為自主研發的麒麟處理器已經大規模量產,但記憶體裝置卻依然需要依靠進口,且三星和SK海力士是最大的供貨商。

而放眼整個國內市場,目前中國已經成為全球最大的儲存產品採購國,每年進口費用超過5000億元人民幣,幾乎佔了全球產值的3/4。

也正是因此,發力技術突破,打破行業壟斷成為不少國內企業短期內奮進的目標:繼中國產晶片後,中國產記憶體的自主研發也開始逐漸加速,在6月底宣佈成立DRAM記憶體事業部,進軍NAND快閃記憶體之後,近日紫光集團又與重慶市政府簽署了合作協議,在當地建設記憶體研發中心及晶圓廠,並計劃“2019年年底將中國產DDR4記憶體推向市場,2021年量產中國產晶片。”

除了紫光集團外,目前已有三家公司宣佈2019年完成LPDDR4晶片的研發,這也意味著記憶體條無“中國製造”或將成為歷史。

多因素制約記憶體市場

1996年7月,以西方國家為主的33個國家在奧地利維也納簽署了《瓦森納協定》,對武器和技術的出口加以限制;其中,一份軍民兩用商品和技術清單,涵蓋了包括先進材料、材料處理、電子器件在內的9大類產品,而晶片和記憶體類的產品,就是其中之一。

中國科學院計算機研究所副研究員、中科編譯科技有限公司工程師王謙告訴記者,實際上,晶片和記憶體一樣,都屬於半導體晶片,本質上都是高整合度的電路。記憶體條的核心是記憶體顆粒,也就是記憶體條上的黑色方塊,生產方法也和CPU晶片差不多,都是由一大塊晶圓蝕刻切割而來,但“卡脖子”的技術恰恰正是記憶體顆粒。

但王謙表示,在記憶體製造領域,雖然國內在軟體設計方面已經處於世界領先地位,但在硬體製造領域,尤其是在製造工藝、原材料提煉和製造精度方面,與國外先進技術還存在著比較明顯的差距,產業佈局也有比較明顯的侷限性。

▲記憶體顆粒是記憶體條最為核心的構件,也是技術含量最高的部分

製造記憶體顆粒,首先是將原料沙子(二氧化矽)熔鍊提純為純矽製成矽單晶錠,並切片,製成晶圓基片。然後進行摻雜工藝,在矽晶圓片當中的不同位置加入雜質;最後是光刻和電鍍工藝,使每一個電晶體成型並互相連線,其中,光刻技術是最為重要的一環。

但由於技術方面的瓶頸,目前世界上能夠批量生產記憶體顆粒的只有三星、SK等少數企業。國內企業不僅不能生產記憶體顆粒,甚至在很長一段時間內連矽晶圓工廠都沒有,不得不依靠境外進口。臺灣的臺積電就是最主要的供貨商之一。

在原材料製造的硬體產品上,由於《瓦森納協定》的存在,目前世界上能夠生產並出口光刻機的企業只有ASML,而這家荷蘭企業的三大股東正是三星、英特爾和臺積電。甚至就連臺灣的臺積電,背後的控股企業也是西方的幾大財團,例如ING銀行、摩根大通等等。

王謙告訴記者,這樣尷尬的局面使得光刻機的進口異常困難,西方企業只願意將已經淘汰的舊裝置賣給中國“別人已經在研發7nm(奈米)的晶片,我們卻剛剛能夠生產出14nm的產品。”

實際上,記憶體顆粒被壟斷的結果是“危險”的,2017年的記憶體震盪風波至今給消費者留下了深刻的印象——2017年時,三星和SK Hynix兩家公司主要產能轉移,將顆粒生產重心放在伺服器顆粒和智慧手機所需的記憶體顆粒上,直接導致DRAM顆粒的供需平衡被破壞,最終造成記憶體產品特別是電腦記憶體價格暴漲,引發了全球電腦行業的一場“海嘯”。

中國產記憶體的桎梏與機遇

在投入數千億美元的研發後,中國產DRAM記憶體現在已經來到量產的“前夜”,目前已有合肥長鑫、長江儲存、福建晉華三家公司宣佈2019年完成LPDDR4記憶體晶片。

他們之間甚至還出現了競爭關係,例如紫光公司在宣佈2021年量產DRAM記憶體以後,合肥長鑫就搶先一步,宣佈年底實現8Gb DDR4和LPDDR4記憶體量產。

但另一方面,從現實情況來看,紫光公司的記憶體工廠不僅還有2年時間才能量產,而且即便量產了,初期的產能也會非常有限。合肥長鑫年底量產以後,初期產能也僅有2萬片,與全球市場每月200萬片的差距依然比較明顯,對於整個市場的貢獻稱得上“杯水車薪”,很難在幾年內改變記憶體市場格局。

在技術上,合肥長鑫獲得了來自曾經記憶體巨頭奇夢達的技術和資料,在此基礎上“彎道超車”,但仍然花費了20多億美元才實現成熟的產品。但這款產品基於的是19nm的工藝,與目前國際上最先進的10nm工藝上依然存在著不小差距。

▲觀察中國儲存器廠商的研發與產出計劃,2019年將是中國儲存器產業的生產元年,但也由於兩家DRAM廠預估初期量產規模並不大,短期尚不會撼動全球市場現有格局。圖為長江儲存生產區(圖片來自網路)

“從晶片到快閃記憶體再到記憶體,研發是一個循序漸進的過程,這也是為何中國產晶片早就面世甚至量產,中國產記憶體還處於萌芽階段的原因。”但王謙也坦言,DRAM記憶體市場是整個晶片產業鏈中的一部分,也是一個全產業鏈提升的問題,需要人才、技術和時間等全方位的支援,並非一朝一夕能夠完成的。

價格同樣是敏感因素之一,由於真正掌握話語權的只有三家企業,他們對市場的判斷影響著產能和價格,倘若中國產記憶體真能在三大企業當中“殺出一條血路”,甚至佔據一定市場份額,以中國市場的體量,勢必引起國外廠商的警覺,甚至展開價格戰。

“中國產記憶體在技術上不佔優勢,最大的優勢可能就是成本和價格,倘若外國品牌降低售價換取市場,最終結果怎樣,現在還很難預測。”王謙說。

《中國製造2025》中明確提出,2020年中國產的晶片自給率要達到40%,2025年則要達到70%。但目前包括記憶體在內,中國產晶片自給率普遍只有5—10%。得益於出貨量和市場佔有率提升,賬面資料最好看行動通訊領域,應用處理器的中國產佔有率也僅為20%左右。核心技術受制於人,依然是行業發展當中最大的隱患。

但機遇始終與挑戰並存:無論是上個世紀90年代的“909工程”,還是華為等企業自主研發的“備胎”產品,亦或近年來國家政策對半導體產業的大力扶持,在5G、物聯網時代即將到來之時,如何在桎梏當中抓住機遇,縮小與西方先進技術的差距,是中國產晶片及記憶體廠商,未來相當長時間內不得不面對的問題。

出品:科普中央廚房

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