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艱難的突圍——內存晶元終於實現國產

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近日,美國知名專業媒體EEtimes(電子工程時代)報道,位於合肥的長鑫存儲正式宣布,長鑫成為國內第一家也是唯一一家DRAM供應商,首批晶元交付在即。這意味著,中國內存晶元終於實現了零的突破,再次消滅了一個被卡脖子的領域,在對美貿易反擊戰中,立下了濃墨重彩的一筆。

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「劍外忽傳收薊(jì)北,初聞涕淚滿衣裳。卻看妻子愁何在,漫卷詩書喜欲狂。」用這首詩形容這個消息,再恰當不過了。

近日,美國知名專業媒體EEtimes(電子工程時代)報道,位於合肥的長鑫存儲正式宣布,長鑫成為國內第一家也是唯一一家DRAM(讀音:拽慕)供應商,首批晶元交付在即。

這意味著,中國內存晶元,終於從美韓銅牆鐵壁般的圍堵中,撕開了一條口子,實現了零的突破,再次消滅了一個被卡脖子的領域,在對美貿易反擊戰中,立下了濃墨重彩的一筆。

長期以來,晶元是中國製造之痛。2017年中國生產了全球75%的手機,95%的電腦,60%的彩電,然而某些關鍵晶元,國產化率依然為零。

這些關鍵晶元,其中就包括存儲晶元。國產電腦CPU雖然市場佔有率接近於零,但是也不是一點兒沒有,比如龍芯、申威、兆芯,但是存儲晶元,扎紮實實就是啊。

存儲晶元,在集成電路中佔有極為重要的地位。當今社會進入了信息時代,信息的處理,要靠處理器,信息的存儲則要靠存儲晶元。

存儲晶元分為兩種,一種叫內存儲器,或者主存儲器,數據直接CPU讀取;一種叫做外存儲器,或者輔助存儲器,先要調取到內存中,再供CPU讀取。

舉個例子,機槍就好比處理器,彈鏈或彈匣就相當於內存儲器,而彈藥箱,就相當於外存儲器。

再打個比方,做手術的醫生好比處理器,他伸手就夠到的工具托盤,相當於內存;而醫院的手術物料室,相當於外存。

在電腦中,CPU是從系統內存中讀取數據的,最常見的系統內存叫做DRAM(動態隨機存取存儲器),也就是常說的內存條。

台式機的內存條個頭大,筆記本的則要短小很多。電腦工作的時候,數據都先載入到內存中,供CPU讀取,但是一斷電就不行了,數據就沒了。

所以做報表、寫文章、做PPT、打遊戲,每隔幾分鐘一定要記得保存一下,防止死機斷電、或者遊戲失敗進度退不回來。

這裡的保存,其實就是把數據保存到外存儲器中,通常是硬碟、U盤,以前還有軟盤,不然你就等著萬念俱灰、欲哭無淚吧!

手機中,也有這樣的DRAM(運行內存),比如你複製一段文字,過了許久,還可以粘貼到另外一個群。但是重啟以後,再粘貼就不行了,因為隨著重啟,系統內存中的數據被清空了。

其實手機的內存現在被叫混了,應該叫外存的。買手機時候說的8 256G,前邊這個8指的是DRAM(運行內存),後邊這個256叫做存儲內存,用的是Nand快閃記憶體顆粒。

Nand快閃記憶體顆粒中的數據,就算是關機了也不會丟失,好像陳冠希就是吃了這個虧。Nand快閃記憶體顆粒,還可以做成TF卡、SD卡,或者U盤。

總之,存儲器行業,是半導體產業的三大支柱之一。2018年,半導體產業總規模是4780億美元,其中存儲器銷售額高達1692億美元,佔了35%。

這麼大一塊蛋糕,國產存儲行業的市場份額竟然是大零蛋,徹徹底底的大零蛋,沒有國產的DRAM,沒有國產的Nand快閃記憶體,也沒有國產機械硬碟。

2018年,我國集成了電路進口額高達3120億美元,出口846億美元,逆差高達2274億美元。其中存儲器進口了1230億美元……

在DRAM(拽慕)領域,目前被美韓兩國壟斷,韓國的三星、海力士和美國的鎂光,三家的市場份額分別是43.9%、29.5%和22.1%,佔了95.5%的全球份額。

有人看似乎還有5%,但別想了,跟中國大陸徹底沒關係。剩下的,我國台灣的南亞科技佔了約3%,除此之外,還有日本的東芝、美國的閃迪等企業。

單純的壟斷還不可怕,可怕的是行業門檻太高了,不是說你有錢就能玩。好不容易拉了一幫團隊,一幫人來告你專利侵權。

所以韓國企業,已經到了可以呼風喚雨的地步。

2019年下半年,炫富新方式是五花肉項鏈;上半年是涪陵榨菜。

但是在2017年甚至2018年,炫富則要靠內存條。因為內存條在這一年瘋漲了4倍。比如金士頓8G的DDR4內存條,從2017年初的200多塊錢,到11月衝上了969。

有網友爆料(雖然可能是段子,但是合情合理)。說2015年開網吧,結果到了2017年,賠了20多萬。

最後倒閉,把店裡的東西全賣了。但由於2015年買了400多根8G內存條,當時進價180,最後720塊錢出手了,把網吧賠的錢全賺回來了,還小賺了一把。

雖然有人說是因為市場供不應求,但是為什麼供不應求呢?就是韓美企業,故意壓制產能,拉高價格,賺取暴利。

但是的確有點打臉。因為中韓關係因為薩德的事情陷入了僵局,民間自發形成一股抵制韓流的高潮,但是內存被人家卡著,從韓國的進口額不降反升。光內存就貢獻了幾百億美元。

有人很奇怪,韓國怎麼這麼拽,把拽慕(DRAM)晶元做這麼好。這是因為韓國集全國之力,把其他廠家都幹掉了,才有了今日的壟斷地位。

我們來捋一捋內存戰爭,就知道這個世界有多殘酷,就更能知道中國晶元的突圍戰有多麼艱難和蕩氣迴腸,真的是殺出一條血路。

拽慕(DRAM)存儲器是英特爾在1970年發明的,容量是1KB,(一個漢字編碼佔兩個位元組,1KB=1024位元組,1M=1024K,1G=1024M)就是給處理器的餵食器(提供數據),也有人說DRAM相當於半導體硬體的主糧。

無論是超級計算機、還是大型機、小型機、微機、街機、手持設備,全都需要拽慕(DRAM)。由於市場龐大且多樣,所以70年代,全球至少有幾百家DRAM廠家。

英特爾近水樓台最先嘗到了甜頭,在70年代的主營業務,就是存儲器晶元,CPU只能算是副業。到1974年,英特爾佔據了全球82.9%的DRAM市場份額。

誕生於1968年的英特爾突然爆火,讓老牌半導體大公司德州儀器紅了眼。德州儀器把英特爾的產品買了回來,想抄作業。

不過高手就是高手,抄作業不會原封不動,而是弄懂之後再稍加改動,甚至進行升級。1971年德州儀器的DRAM,把容量提升了一倍,1973年再提升一倍到了4KB。

不過德州儀器很快也有了對手,這對手就是公司的首席工程師,拉著一票同事辭職,成立了莫斯泰克公司,這公司很快研發出了自己的DRAM,同為4K容量,但針腳少,價格低。

1976年,莫斯泰克把容量提高到了16K,後來又提高到了64K,市場容量佔據了全球的85%,但隨後盛極而衰,遭到了日本廠商的阻擊。

二戰後,美國為了扶植日本對抗蘇聯,以極低的價格向日本轉移了數百項先進的民用技術,比如彩色顯像管、晶體管收音機、錄音機、計算機、電冰箱洗衣機等。

知名的日本企業日立、三菱、東芝、NEC、松下、三洋、富士通、索尼、夏普迅速崛起,也奠定了日本電子產業的基礎。

日本政府也制定了力度空前的產業扶植政策,堅決實行貿易保護,限制外資進入,保護本國市場,還組建了集成電路國家隊,對計算機技術和集成電路進行攻關。

日本貿易保護的力度,大到了什麼程度?你進口電子元器件,那隻能進口價格在200日元以下的。其他的,要麼加很重的關稅,要麼審批很嚴格。

那時候日本簡直是鐵公雞,美國想掙日本的錢難上加難。德州儀器想在日本設立子公司,日本政府死活不同意,最後談了四年,勉強同意了,條件是拿核心技術換。

1968年,索尼和德州儀器成立了各佔50%的合資公司,條件是德州儀器必須向日本公開相關技術專利,而且德州儀器的市場佔有率不能超過10%。

怪不得偉大革命家列寧說:資本家為了利益,可以出賣絞死自己的繩子。很快美國的半導體企業,就領教到了日本製造的厲害(成本優勢)。

當時DRAM是個好項目,作為世界第二經濟大國和製造業大國,日本自然不會放過這個歷史機遇,在上世紀70年代殺入DRAM市場。

美國DRAM領頭羊莫斯泰克,面對白菜價的日本晶元陷入了財政危機,1979年公司倒閉,被轉賣了兩次。

由於公司黃了,公司的設計師也失業了。其中有三名設計師拉了一點風險投資,創辦了一家存儲器設計企業——鎂光

當時美國的半導體企業面臨日本的絞殺。日本人的銷售策略,不管美國公司報什麼價,永遠比美國公司低10%,像個無底洞。

這麼一個策略就是價格戰,DRAM的價格暴跌了90%,美國企業根本無法與日本競爭,紛紛陷入困境,日本一躍成為世界第一大DRAM生產國。

到了1985年,英特爾也扛不住了,陷入了巨額虧損,被迫砍掉了DRAM項目,裁員7200人,關閉了七座DRAM工廠,安心做CPU去了。

那韓國是怎麼崛起的呢?列寧同志給出了答案:資本家為了利益,可以出賣絞死自己的繩子。這句話同樣適用於日本的資本家。

20世紀70年代,日本三洋和東芝等半導體公司開始在韓國投資,韓國也跟日本學會壞了,要求日本拿技術換市場。

同時韓國政府也制定了韓國版的「中國製造2025計劃」,大力扶持半導體企業,並且政府出面,採用「政府 大財團」模式,集中力量攻克DRAM項目。

1983年,三星集團做出了一個非常大膽的決定,向當時被日本擠兌半死不活的鎂光,購買DRAM技術,並向日本夏普購買了半導體加工工藝。

1985年,第一批1M容量DRAM就被生產出來了。然而韓國並沒有停止進步,一邊抄作業也一邊創新,集中力量研發4M的DRAM。

三星的壓力有多大?1986年底虧損了3億美元,股權資本完全虧空了,政府也押注到了這個項目上,研發經費分攤了57%。

但這時候美國有力配合了韓國,對日本進行施壓。1985年日本簽署了廣場協議,日元也不斷升值。1987年,日美簽署了半導體協議,DRAM的價格逐漸攀升。

三星的日子也好過了起來,從危機中挺了下來,奄奄一息的鎂光也活了下來。三星不惜血本對研發進行投入,1990年成立了26個研發中心。

努力就會有回報,1992年三星率先突破了64M的DRAM,並且把日本的NEC擠下了冠軍寶座,1996年推出世界第一款1GB的DRAM,擴大了領先優勢。

韓國並沒有滿足取得的成就,反而呈現一種不可理喻的瘋狂狀態。1996年開始,DRAM產業開始衰退,但是韓國卻瘋狂擴充產能,當年DRAM價格狂跌了70%。

不僅如此,1997年的亞洲金融危機,讓整個行業雪上加霜。1999年日本的富士通率先敗下陣來,宣布退出DRAM,2001年日本的東芝也不玩了。

日本另外三大DRAM玩家——日立、三菱、NEC,三家準備抱團取暖,將DRAM部門合併,成立爾必達,以對抗韓國的三星。

本來是想報團取暖,結果抱在一起之後,發對另外兩家也都是冰坨子,抱在一起比自己還冷,新公司每開門一天,就要凈虧損2億日元。

爾必達苦苦支撐,終於從1997年金融危機中走出,走進了2008年的世界金融危機,這次危機更加瘋狂。2012年,爾必達,卒(被鎂光收購)。

三星這麼自殺式的擴張,韓國自己的DRAM企業也受不了,韓國現代半導體與LG合併了,成立了海力士。

美國的鎂光雖然很慘,但是鎂光依靠另一項業務——NAND快閃記憶體業務,總算是活下來了。

三星把德國西門子半導體整得也不輕。1999年西門子把半導體業務剝離出來,成立了英飛凌公司。

英飛凌的產品線很全,包括微處理器、通信晶元、內存、汽車和工業電子、晶元卡和計算機安全應用等半導體服務。

根據統計,在當今出產的汽車中,幾乎一半配有英飛凌TriCore系列單片機。它可將耗油量和尾氣排放控制在儘可能最低的水平。

但是DRAM產品,長期面臨日韓企業的圍剿。為了專門應對,2006年英飛凌把存儲業務又從公司中剝離,成立了奇夢達公司。

剛成立的奇夢達公司氣勢如虹,曾經殺回到世界第二的寶座。但是2008年世界金融危機和歐債危機,企業陷入危機。

向母公司英飛凌求助,英飛凌心想,好不容易把這個敗家子給趕出去了,我才不救。向德國政府求救,德國政府心想,他母公司都不救,我救幹什麼,投進去也是血本無歸。

2009年,奇夢達含恨離世。

大浪淘沙,逐漸形成了三強的格局。DRAM興衰史可以看出,跟國家的支持政策有很大關係,或直接補貼,或給予市場保護,或者關鍵時刻慷慨紓(shū)困。

上世紀80年代,我們就是吃了過於相信市場的虧,丟掉了市場卻沒換來技術。當時我們的DRAM跟美國僅僅只有5年的差距。

十八大之後,中國再次痛下決心,一定要向高科技制高點爬升,解決無芯之痛。2014年9月,國家集成電路大基金成立。

在DRAM方面,第一次嘗試竟然是收購鎂光。2015年7月14日,紫光集團正式發出邀約,準備以230億美元的價格收購鎂光,結果被美國政府拒絕。

另外兩個布局那就是合肥長鑫和福建晉華。福建晉華成立於2016年2月,第一期投資就高達370億,思路是跟台灣的聯華電子合作。

合作的方式簡單粗暴,晉華提供三億美元資金採購研發設備,並依進度陸續支付聯電四億美元,開發出的技術成果雙方共有,整體技術完成後,再轉移到晉華進行量產。

但是2017年,鎂光把福建晉華和台灣聯電告了,說他們竊取鎂光的知識產權。聯電迫於美國的壓力,終止了跟晉華的合作,晉華基本上吹了。

這時中國DRAM內存晶元的壓力,全都集中到了合肥長鑫身上。因為晉華的悲劇,合肥長鑫低調了很多,並且強化了對知識產權的重視,為此還調整了設計方案。

根據長鑫CEO朱一明2019年5月的演講,長鑫的技術來自已經破產的奇夢達(德國英飛凌的子公司),並且在這個基礎上進行了創新。

通過與奇夢達合作,將一千多萬份有關DRAM的技術文件(約2.8TB數據)收歸囊中,目前共有1萬6千個專利申請。

2019年12月5日,長鑫同Quarterhill公司簽署協議,從其子公司Polaris獲得大量DRAM技術專利的實施許可。

這些專利來自Polaris於2015年6月從奇夢達母公司英飛凌購得的專利組合,為規避美國的制裁,提前做好了準備。

根據目前的計劃,長鑫每月生產2萬片。明年第二季度開始,提高到每月4萬片。除此之外,長鑫存儲還計劃建造另外兩座晶圓廠。

2020年全年,中國國產DRAM的產量,有望達到全球總產量的5%。中國終於從美韓的銅牆鐵壁中,撕開一條口子。

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