近日，韓國(guó)進(jìn)出口銀行海外經(jīng)濟(jì)研究所（OERI）推算，韓國(guó)和中國(guó)在存儲(chǔ)芯片領(lǐng)域的技術(shù)差距為：DRAM的差距約為 5年，NAND 的差距約為2年。

該研究院分析，中國(guó)DRAM制造企業(yè)長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)2022年將推進(jìn)第二代10nm（1y或16nm至17nm）DRAM的量產(chǎn)。三星電子等韓國(guó)企業(yè)計(jì)劃在今年年末或明年批量生產(chǎn)第5代10nm(1b或12nm-13nm）DRAM?？紤]到每一代的技術(shù)差距為2年-2年半，兩國(guó)之間的技術(shù)差距超過(guò)5年。

據(jù)該研究院推測(cè)，在NAND閃存領(lǐng)域，中國(guó)與韓國(guó)的技術(shù)差距約為2年。中國(guó)存儲(chǔ)芯片企業(yè)長(zhǎng)江存儲(chǔ)于2021年8月開(kāi)始批量生產(chǎn)第6代（128層）3D NAND閃存。三星電子等韓國(guó)廠商則從2019年開(kāi)始批量生產(chǎn)，并計(jì)劃從今年年末到明年年初，批量生產(chǎn)200層以上的NAND閃存，而長(zhǎng)江存儲(chǔ)預(yù)計(jì)要到2024年才能實(shí)現(xiàn)。

既然韓國(guó)媒體的分析如此認(rèn)真，那么中國(guó)NAND和DRAM的實(shí)際技術(shù)和產(chǎn)業(yè)水平如何？

中國(guó)長(zhǎng)江存儲(chǔ)技術(shù)即將進(jìn)入世界頂尖水平行列

NAND閃存長(zhǎng)期被幾家大廠壟斷。據(jù)CMF數(shù)據(jù)，2021年Q4，占據(jù)NAND閃存市場(chǎng)份額Top6的廠商依次為：三星（34%）、鎧俠（19%）、SK海力士（14%）、西部數(shù)據(jù)（14%）、美光（10%）、英特爾（5%），而留給其他廠商的市場(chǎng)份額僅剩下3%。

從NAND閃存的技術(shù)路線來(lái)看，從2D到3D，各大廠商都朝著堆疊層數(shù)更高的方向不斷發(fā)展。目前，業(yè)內(nèi)比較先進(jìn)且投入量產(chǎn)的NAND閃存為176層閃存，美光、SK海力士、三星也都實(shí)現(xiàn)了176層NAND閃存的量產(chǎn)。另外，美光已經(jīng)隆重宣布了業(yè)內(nèi)首創(chuàng)的232層3D NAND存儲(chǔ)解決方案，高調(diào)引領(lǐng)NAND閃存闖入200層。

國(guó)內(nèi)在NAND閃存方面掌握最先進(jìn)技術(shù)的是長(zhǎng)江存儲(chǔ)，128層NAND閃存已經(jīng)量產(chǎn)，而近期據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，長(zhǎng)江存儲(chǔ)已向少數(shù)客戶(hù)交付了其內(nèi)部開(kāi)發(fā)的192層3D NAND閃存樣品，在今年年底前將會(huì)大規(guī)模交付。

前段時(shí)間，長(zhǎng)江存儲(chǔ)推出了UFS3.1規(guī)格的通用閃存芯片—UC023。目前NAND閃存最高規(guī)格也就是UFS3.1，至于UFS4.0，三星都還只提出個(gè)概念，沒(méi)有量產(chǎn)交付，預(yù)計(jì)是年底甚至更晚，而3D NAND閃存當(dāng)前最高量產(chǎn)層數(shù)，也就是176層，美光兩早兩天推出了232層，但也沒(méi)有規(guī)模量產(chǎn)，預(yù)訂要到年底或更晚才會(huì)量產(chǎn)交付。

一旦搞定UFS3.1，再搞定192層NAND閃存，就證明國(guó)產(chǎn)NAND存儲(chǔ)芯片達(dá)到了世界頂尖水平，與全球頂尖大廠三星、美光、SK海力士在同一層次。

長(zhǎng)江存儲(chǔ)用短短3年時(shí)間實(shí)現(xiàn)了從32層到64層再到128層的跨越，決定跳過(guò)業(yè)界常見(jiàn)的96層，直接研發(fā)128層3D NAND。

能夠達(dá)到國(guó)際頂尖水平，主要是技術(shù)創(chuàng)新，使用Xtacking?1.0 架構(gòu)閃存技術(shù)，成功量產(chǎn)64 層 TLC 3D NAND 閃存。不同于傳統(tǒng) 3D NAND 架構(gòu)，Xtacking?技術(shù)屬于自主創(chuàng)新。在傳統(tǒng) NAND 架構(gòu)中，I/O 及記憶單元操作的外圍電路和存儲(chǔ)單元在同一片晶圓上制造。在長(zhǎng)江存儲(chǔ) Xtacking?架構(gòu)中，I/O 及記憶單元操作的外圍電路被生產(chǎn)在一片晶圓上，而存儲(chǔ)單元在另一片晶圓上被獨(dú)立加工，當(dāng)兩片晶圓各自加工完成后，Xtacking?技術(shù)只需一個(gè)處理步驟即可通過(guò)數(shù)十億根金屬垂直互聯(lián)通道將二者鍵合接通電路，并封裝到同一個(gè)芯片中。

國(guó)內(nèi)DRAM IDM龍頭長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)正在追趕世界先進(jìn)企業(yè)

再來(lái)看DRAM。DDRM的全球市場(chǎng)呈現(xiàn)出明顯的三足鼎立的局面，在市占率方面，據(jù)IC Insights，2021年占據(jù)DRAM市場(chǎng)營(yíng)收榜單Top3的分別為三星（44%）、SK 海力士（27.7%）、美光（22.8%），三大供應(yīng)商占據(jù) 2021年DRAM市場(chǎng)份額的94%。

DRAM制程工藝進(jìn)入20nm以后，制造難度越來(lái)越高。全球前三大廠商—三星、SK海力士、美光于2016-2017年進(jìn)入1Xnm（16nm-19nm）階段，2018-2019年進(jìn)入1Ynm（14nm-16nm）階段，2020年進(jìn)于1Znm（12nm-14nm）時(shí)代。目前，內(nèi)存芯片進(jìn)入第四階段1anm（10nm）的研發(fā)。目前，國(guó)內(nèi)的長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)還處于1Xnm（16nm-19nm）階段，與龍頭大廠還是有一定的差距。

國(guó)內(nèi)的DRAM IDM龍頭是長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)，只有長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)有機(jī)會(huì)追趕國(guó)際巨頭。長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)成立于2016年5月，公司自成立以來(lái)就致力于DRAM的研發(fā)與量產(chǎn)，并已成功推出面向主流市場(chǎng)的DDR4、LPDDR4和LPDDR4X等。良率在70-75%，未來(lái)2-3年內(nèi)將推進(jìn)低功耗、高速LPDDR5DRAM產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和量產(chǎn)。

從技術(shù)來(lái)看，長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)的核心技術(shù)來(lái)源于奇夢(mèng)達(dá)遺留的DRAM專(zhuān)利，后來(lái)為了規(guī)避可能存在的專(zhuān)利風(fēng)險(xiǎn)，長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)投入25 億美元的研發(fā)費(fèi)用對(duì)原有芯片架構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)?；谶@一專(zhuān)利技術(shù)，長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)又成功量產(chǎn)出19nm工藝的DDR4和LPDDR4，成為全球第四家DRAM產(chǎn)品采用20nm以下工藝的廠商，是目前中國(guó)大陸唯一能夠自主生產(chǎn)DRAM的廠商。

所以，從技術(shù)來(lái)源上講，中國(guó)的長(zhǎng)江存儲(chǔ)（NAND）和長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)（DRAM）都是自主技術(shù)，長(zhǎng)江存儲(chǔ)與國(guó)際頂尖水平的差距比長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)與國(guó)際頂尖技術(shù)的差距小一些。

中國(guó)企業(yè)雖起步晚 但填補(bǔ)了中國(guó)存儲(chǔ)器核心供應(yīng)環(huán)節(jié)的空白

從產(chǎn)業(yè)化和量產(chǎn)來(lái)講，由于存儲(chǔ)行業(yè)具有資本及技術(shù)密集型特點(diǎn)、IDM無(wú)疑是一個(gè)較好的生產(chǎn)形式中。國(guó)外存儲(chǔ)的龍頭廠商都是IDM模式，都有自己的晶圓廠，可根據(jù)自己的生產(chǎn)需求來(lái)及時(shí)調(diào)整自己的產(chǎn)能，有更多的自主性。但是，由于集成電路行業(yè)的特殊性，建立晶圓代工廠的成本相當(dāng)高，目前來(lái)說(shuō)國(guó)內(nèi)長(zhǎng)江存儲(chǔ)和長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)作為NAND和DARM這兩個(gè)細(xì)分領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)龍頭是IDM模式。

由于兩家公司進(jìn)行了較大金額的投資來(lái)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)能擴(kuò)充，在規(guī)模、工藝成熟度、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化程度等方面領(lǐng)先于國(guó)內(nèi)其他公司，規(guī)模效應(yīng)較為明顯在成本方面具備較為明顯的優(yōu)勢(shì)。

長(zhǎng)江存儲(chǔ)采用Xtacking技術(shù)后，長(zhǎng)江存儲(chǔ)的128層堆疊的NAND閃存，在容量、位密度和I/O速度方面實(shí)現(xiàn)了行業(yè)領(lǐng)先的新標(biāo)準(zhǔn)，性能甚至略勝一籌。不過(guò)三星、美光在2021年已經(jīng)能夠推出192層堆疊的NAND閃存了，總體來(lái)講，還是落后一代，而層數(shù)越高，密度越大，成本就越低。隨著192層堆疊產(chǎn)品量產(chǎn)，長(zhǎng)江存儲(chǔ)的成本進(jìn)一步降低。

據(jù)相關(guān)報(bào)道，蘋(píng)果目前已在考慮在iPhone上安裝長(zhǎng)江存儲(chǔ)的NAND閃存，是追趕韓國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)的一個(gè)積極現(xiàn)象。按照機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，2021年，長(zhǎng)江存儲(chǔ)的NAND閃存產(chǎn)品在全球的市場(chǎng)份額約為4%，預(yù)計(jì)到再到2022年預(yù)計(jì)的7%。

長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)從2019年開(kāi)始批量生產(chǎn)第一代10nm（1x或18-19nm）DRAM，在2年時(shí)間過(guò)去后，其產(chǎn)量仍停留在75%的水平。目前合肥長(zhǎng)鑫的17nm工藝DDR5內(nèi)存芯片良率已經(jīng)達(dá)到了40%，預(yù)計(jì)在今年二季度試產(chǎn)，出樣片給到客戶(hù)。雖然目前40%的良率較低，不過(guò)長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)將會(huì)在接下來(lái)的時(shí)間里持續(xù)改進(jìn)良率。到去年年末長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)還不到1%的DRAM市場(chǎng)占有率不會(huì)大幅回升。

總的來(lái)說(shuō)，中國(guó)存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)發(fā)展起步比較晚，長(zhǎng)江存儲(chǔ)和長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)2016年成立，分別補(bǔ)上了中國(guó)在NAND Flash和DRAM市場(chǎng)核心供應(yīng)環(huán)節(jié)的空白。雖然市場(chǎng)占率較低，但是已經(jīng)縮小了與業(yè)內(nèi)先進(jìn)水平的差距。

中國(guó)企業(yè)后續(xù)發(fā)展被阻撓，趕超韓國(guó)有較大難度

技術(shù)仍是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的第一生產(chǎn)力。半導(dǎo)體產(chǎn)品更新?lián)Q代及技術(shù)升級(jí)速度較快，持續(xù)研發(fā)新技術(shù)、推出新產(chǎn)品是各家廠商在市場(chǎng)中保持優(yōu)勢(shì)的重要手段。

后續(xù)發(fā)展過(guò)程中，長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)的DRAM技術(shù)升級(jí)和超微加工需要EUV設(shè)備，三星電子等韓國(guó)企業(yè)已經(jīng)引進(jìn)或計(jì)劃引進(jìn)用于超微加工的EUV設(shè)備，而由于美國(guó)的制裁，中國(guó)企業(yè)很難引進(jìn)。

除了韓國(guó)，美國(guó)、日本在保持技術(shù)領(lǐng)先方面也投入較大，也是限制中國(guó)企業(yè)發(fā)展的另一種力量。美光將開(kāi)始在日本生產(chǎn)最先進(jìn)的次世代記憶體，執(zhí)行副總裁Bhatia接受專(zhuān)訪首度透露，計(jì)劃在2022 2022 年末使用其先進(jìn)的 CMOS 技術(shù)提升其 1-beta 節(jié)點(diǎn)，預(yù)計(jì) 1-gamma 將在 2024 年推出極紫外 (EUV) 光刻技術(shù)。該公司正在擴(kuò)展其平面 DRAM 路線圖，同時(shí)繼續(xù)投資于3D DRAM 研發(fā)。

美光臺(tái)灣公司也將導(dǎo)入最先進(jìn)1α 納米DRAM 制程，宣布今年中科廠將導(dǎo)入極紫外光曝光設(shè)備（EUV）增加產(chǎn)能。使美光創(chuàng)建DRAM 卓越制造中心，并以1萬(wàn)名員工建構(gòu)先進(jìn)半導(dǎo)體制造生態(tài)系統(tǒng)，部署人工智慧自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)的智慧制造設(shè)施，都有助美光管理生產(chǎn)并提高品質(zhì)與產(chǎn)能。

因此，很多專(zhuān)家認(rèn)為，中國(guó)DRAM技術(shù)想要縮小與韓國(guó)的技術(shù)差距難度很大。

而長(zhǎng)江存儲(chǔ)的NAND雖然在技術(shù)上差距不大，似乎可以很快趕上，但是近期有消息稱(chēng)美國(guó)美國(guó)政府正在調(diào)查有關(guān)中國(guó)半導(dǎo)體制造商長(zhǎng)江存儲(chǔ)技術(shù)有限公司向華為提供芯片的指控，稱(chēng)其可能違反了美國(guó)的出口管制！發(fā)展前景也是撲朔迷離。

美國(guó)政客們一直對(duì)中國(guó)制造的芯片發(fā)出反對(duì)聲音，加之近期美日韓的半導(dǎo)體聯(lián)盟扼制中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，即使有政府的大力支持，利于長(zhǎng)江存儲(chǔ)和長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)降低降低成本、提升競(jìng)爭(zhēng)力，但關(guān)鍵設(shè)備的封鎖很難短時(shí)間內(nèi)突破，無(wú)論技術(shù)追趕和是產(chǎn)業(yè)化方面都會(huì)受到影響。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，將會(huì)對(duì)長(zhǎng)江存儲(chǔ)和長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)的發(fā)展構(gòu)成威脅。因此，如果美國(guó)加大對(duì)中國(guó)產(chǎn)芯片的制裁力度，韓國(guó)和中國(guó)的技術(shù)差距有可能維持下去。

但中國(guó)龐大市場(chǎng)的推進(jìn)，或許能給予企業(yè)及技術(shù)更多發(fā)展的機(jī)會(huì)。這已經(jīng)被我們無(wú)數(shù)企業(yè)發(fā)展的故事所證明。