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原标题:中国芯取得重大突破,距打破国际垄断仅一步之

浏览次数:66 时间:2020-04-07

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姓名:高帆

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班级:1402019

中国的智能手机企业饱受存储芯片短期的困扰,存储芯片价格的暴涨导致国产手机企业的利润下滑,加上存储芯片对国家信息安全的重要性,这让中国加速发展自己的存储芯片产业,目前中国三大存储芯片企业--长江存储、合肥长鑫、福建晋华等正加紧建设它们的存储芯片工厂,最快在明年将开始投产,不久的将来中国将成为与日韩比肩的存储芯片生产地。

学号:14020199016

存储芯片重要性

【嵌牛导读】:中国身为全球最大的半导体市场,但半导体芯片却高度依赖进口,以需求量最大的 DRAM 和 NAND Flash 芯片为例,9 成以上都依靠国外厂商。如今,中国企业在“中国芯”上的奋发,究竟能否石破天惊打破国际大厂的垄断?这问题的答案,将决定未来十年中国存储产业的命运。

在芯片行业,处理器等逻辑电路一直都占第一位,不过随着数据的不断爆炸性增长,市场对存储芯片的需求在不断增长,这导致存储芯片市场的容量正在迅速增长,估计很快将超过逻辑电路。据IC insights的数据显示2016年逻辑电路市场容量为883亿美元,存储芯片市场容量为743亿美元,两者的差距已缩小到20%以内。

【嵌牛鼻子】:半导体芯片 DRAM  NAND Flash 垄断 中国芯

今年二季度存储芯片行业老大三星的芯片业务营收超过处理器老大Intel更是一个标志性事件,代表着存储芯片的重要性日益凸显。Intel也正推出存储芯片产品,其实它早期也是做存储芯片的,只不过后来被日本存储芯片企业击败而转型进入处理器市场,开发存储器业务也有助于它的服务器芯片业务的发展,因为数据中心对存储芯片的需求量很大,而将内场整合进服务器芯片中可以提高整体的性能。

【嵌牛提问】:当下高度依赖进口的中国半导体能否迎来新的生机?敬请期待!

中国是全球最大的服务器、PC和智能手机市场,对存储芯片的需求极为庞大,2014年中国采购的存储芯片占全球的比例为两成,2015年提高到三成,2016年占的比例估计进一步上升;在全球前十大存储芯片采购企业当中有两家来自中国,分别是联想和华为,位居第四、第五,联想是全球第二大PC企业、第四大服务器企业,华为是全球最大的电信设备商、第三大手机企业。

【嵌牛正文】:

存储芯片产业对中国来说还有一个极为重要的意义,那就是信息安全,“棱镜门”事件让中国高度关注信息安全,当前社会信息化已达到前所未有的高度,未来随着物联网、大数据等的发展信息安全的问题将更为凸出,由于所有的数据都保存在存储芯片中,存储芯片是信息安全中的重要一环。

以目前全球三大 DRAM 阵营的势力分布来看,三星、SK 海力士、美光的市占率分别为 46%、27%、21%,意即全球 DRAM 芯片有超过 90% 都掌握在韩美两国手上,而中国必须成为全球 DRAM 产业除了韩、美以外的第三大势力,才能平衡产业生态,也才能在全球半导体产业中取得上桌谈判的资格。

当前存储芯片市场主要由日韩主导

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目前NAND Flash市场前五名是三星、东芝、闪迪、美光、SK海力士,在DRAM市场则主要是由三星、SK海力士和美光所把控。其中老大三星在NAND Flash占近四成的市场份额、在DRAM市场则占近五成的市场份额,这造成了它在存储芯片市场雄霸天下的局面,在这两年存储芯片价格暴涨的过程中它成为最大的获益者,而芯片业务也成为其主要利润来源。

图丨全球三大 DRAM 厂商

中国台湾曾试图在存储芯片市场有所作为,在经过一番努力之后一度在该市场赢得一席之地,对日韩在存储芯片市场的优势造成一定的挑战,不过由于技术不如人以及投资跟不上等原因最终导致台湾的存储芯片企业日渐式微,去年底美光更将中国台湾的存储芯片企业华亚科收入旗下。

其实,DRAM 技术的研发,真正的困难点不在技术本身,而是 DRAM 专利都已经被国际大厂牢牢握住,要避开所有现有的专利来进行开发,才是真正的障碍。即使中国厂商千辛万苦创新突破完成 DRAM 技术研发,很可能还不到量产阶段,就先收到三星、SK 海力士控告专利侵权的律师函。

作为全球主要的存储芯片采购市场之一的中国大陆,在2014年成立集成电路产业基金后也将发展存储芯片业务作为一大战略目标,到目前中国三大存储芯片企业正加紧建设存储芯片工厂,期望尽快投产。

事实上,美国与韩国大厂以法律当武器恫吓对手的做法,早已是屡见不鲜的事,这几天,美光就针对联电和福建晋华目前仍在研发阶段的 DRAM 技术,在美国提出涉嫌妨碍运营机密的控告。而这并不是美光第一次出手阻止中国厂商的 DRAM 研发计划。

中国三大存储芯片企业加紧建设存储芯片工厂

时间拉回 2017 年初的新年前,美光为了防止员工跳槽,趁着这批人回家过年时,在台湾提出妨碍营业机密诉讼,进行大规模约谈,并对其中部份人员限制出境。这个消息当时震惊了存储半导体产业,让人见识到美国大厂强悍作风,但在其中,却也嗅得出美光对于中国存储芯片产业超高度防备警戒。

其中规模最大的紫光旗下的长江存储,其以武汉新芯为基础。武汉新芯在成立早期由中国最大的半导体代工厂中芯国际托管,后来由于多种原因武汉新芯独立,之后武汉新芯看好存储芯片的前景,从美国飞索获得3D NAND Flash基础技术进入存储芯片行业。去年7月紫光将武汉新芯并入旗下成立长江存储,当下其正投资240亿美元建设3座全球单座洁净面积最大的3D NAND Flash FAB厂房,预计明年正式投产,2020年完成全部项目。

也因为如此,福建晋华、合肥睿力两大 DRAM 技术阵营从一开始,就维持极为低调的行事风格,关起门来专心研发。

合肥长鑫建设的存储芯片工厂预计投资达到72亿美元,将以 DRAM存储芯片为主,预计2019年投产。福建晋华也是以DRAM存储芯片为主,投资额达到370亿元人民币,预计明年投产,其曾在去年宣布与中国台湾第二大芯片代工厂联电达成合作,由后者协助它开发DRAM存储芯片技术,由于得到联电的协助其DRAM存储芯片进展顺利。

但现在这两大阵营的难处在于,研发初期的设定主要是参考和模拟美光 DRAM 的技术和流程,由于美光设下天罗地网的法律手段吓阻任何可能的技术抄袭,让福建晋华与合肥睿力都必须规避美光的设计,改走韩系大厂路线,但这样的转变,挑战相当大,会不会导致研发和量产时程延后,恐要进一步观察。

目前国内三大存储芯片企业均从中国台湾猎挖不少存储芯片人才,长江存储COO高启全曾任中国台湾DRAM企业华亚科董事长,合肥长鑫则挖来华亚科前资深副总刘大维,福建晋华除了与联电合作外也从华亚科挖来一部分人才,在他们的带领下由更多的台湾存储芯片技术人才加入中国大陆的存储芯片企业,此外由于日本存储芯片企业尔必达倒闭也导致日本部分存储芯片技术人才来到中国大陆,这帮助了中国存储芯片产业的发展。

但是,美光等大厂的担心不是没有道理的,2017 年底,中国存储产业传出的长江存储成功研发 32 层 3D NAND 芯片的好消息,让国际大厂感受到实实在在的压力。

中国正日益认识到存储芯片产业对国内产业安全和信息安全的重要性,给予国内存储芯片企业的发展创造良好的条件,加上这三大存储芯片企业的努力,在3-5年内中国存储芯片产业将发展成为全球存储芯片行业的一大势力,中国对国外存储芯片企业的依赖将有所降低,在未来甚至可以实现自给自足。

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2017 年 11 月初,紫光旗下的长江存储投入研发将近两年的 3D NAND 芯片,在搭配 NAND Flash 控制芯片置入 SSD,且连接上终端系统后,该系统成功“动”起来。

这惊天一“动”,背后代表的意义,是首颗中国制的 3D NAND 芯片成功通过终端产品的测试,宣告研发成功,中国存储产业向前迈进了一大步。这样的消息,或许可以解读为长江存储投入研发 3D NAND 芯片的初步成功,但也不要太快陷入骄傲的迷思里,因为距离实际的成功,仍有一段很长的路。

首先,长江存储研发的这颗 3D NAND 芯片是 32 层技术,对比三星电子、美光、东芝、SK 海力士主流的 64 层和 72 层技术,还有一段距离,而这些国际大厂在 2018 年即将大步跨入 96 层 3D NAND 技术,驱动芯片的密度提升、成本再下降。

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图丨长江存储竞争对手技术推进时间表

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