国产存储芯片能否突破国际垄断?

李亚东

智能制造、芯片、5G通信

  • 2019-10-11
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9月11日,长江存储宣布开始量产基于自主研发Xtacking架构的64层三维闪存(3D NAND),容量256Gb,以满足固态硬盘(SSD)嵌入式存储等主流市场应用的需求;合肥长鑫存储在9月20日的2019世界制造业大会上宣布,公司总投资约1500亿元的DRAM芯片自主制造项目正式投产。近年来,国内企业在NAND、DRAM存储芯片领域持续发力,打破了国际厂商的产品垄断。但产品还处于量产初期,外企主导的市场地位很难撼动。

摘要:9月11日,长江存储宣布开始量产基于自主研发Xtacking架构的64层三维闪存(3D NAND),容量256Gb,以满足固态硬盘(SSD)嵌入式存储等主流市场应用的需求;合肥长鑫存储在9月20日的2019世界制造业大会上宣布,公司总投资约1500亿元的DRAM芯片自主制造项目正式投产。近年来,国内企业在NAND、DRAM存储芯片领域持续发力,打破了国际厂商的产品垄断。但产品还处于量产初期,外企主导的市场地位很难撼动。

存储芯片是电子信息领域的重点战略基础元件,应用范围极其广泛。随着5G时代的逐渐来临,5G网络将广泛的应用于AI人工智能、大数据、IOT平台等领域,丰富的使用场景必将带来海量的数据,这其中会爆发巨大的存储市场需求。同时,数据存储的安全性关乎国家信息安全,因此发展拥有自主知识产权的存储芯片是国家战略所在。

我国存储器市场需求庞大,但国产存储芯片供给不足

存储产业具有强周期性和高成长性,下游新兴市场不断涌现使得存储器需求旺盛。中国是全球最大的半导体消费市场,存储芯片的国内市场仍有待挖掘,潜力巨大。2008-2015年中国NOR Flash市场规模从33.5亿元达到了49亿元,NAND Flash芯片从45.9亿迅速增长到了939.2亿元。虽然2018年存储器产品价格受智能手机出货量下降等因素下降较为明显,但多样化的市场需求使得存储器销售仍较为可观。

从中国海关数据来看,2018年我国进口芯片金额达到3120.58亿美元(约合人民币2.06万亿元),创出历史新高。其中存储芯片进口金额达到1230.7亿美元,占集成电路进口总额的38%且呈上升趋势,其比重超过CPU、手机基带等热门芯片,国产存储芯片供给严重不足。

2014-2018中国大陆集成电路及存储器进口额情况

图1 2014-2018中国大陆集成电路及存储器进口额情况

(资料来源:中国海关总署)

全球存储器市场呈现高度垄断局面

存储产业资金及技术门槛较高,在全球经历产业转移和企业兼并之后,市场呈垄断竞争格局。从当前DRAM的全球市场份额来看,三星、SK海力士和美光占据了95%以上的市场份额,其中两家韩国企业合计占有72%的份额,具有控制全球DRAM产品价格的实力,其他竞争对手很难突破目前的市场竞争格局;在NAND Flash市场,前5大企业占据了99%的市场份额,寡头垄断明显;NOR Flash领域我国有兆易创新排在前列,其他领域国内厂商的技术与规模差距明显,自主产品亟待突破。

2017年全球DRAM及NAND市场份额占比

图2 2017年全球DRAM及NAND市场份额占比

(资料来源:金智创新行研中心整理)

国内存储企业不断实现技术突破,未来可期

存储芯片是半导体行业最重要的产品,其销售额约占全球半导体行业总额的1/3。目前,我国在存储芯片领域还处于落后状态,但随着国内政策及产业基金的不断扶持,国内龙头企业已经实现了重大的技术突破,与国际一流产品的代差在逐渐缩小。

长江存储是我国存储领域的龙头企业,2018年企业已经实现了32层3D NAND的小批量生产,2019年基于自主研发Xtacking架构的64层3D NAND存储器实现批量化生产,预计2020年底其可望将产能提升至月产6万片晶圆的水平。这是中国首次实现64层3D NAND闪存芯片的量产,将中国与全球一线存储厂商间的技术差距缩减至两代。业内预计到2020年,长江存储将直接跳跃到128层3D NAND的目标,绕开主要NAND制造商生产的96层闪存芯片,届时我国将达到世界一流厂商水平。

合肥长鑫是是中国大陆唯一拥有完整技术、工艺和生产运营团队的DRAM公司,其DRAM产品19nm级第一代8Gb DDR4年底开始投产,满产后可以达到每月36万片产能,且其重新设计的DRAM芯片,最大限度的减少了对美国原产技术的使用,以避免像福建晋华一样被美国制裁而出现生产停滞。

表1 我国存储领域产能分布

我国存储领域产能分布

(资料来源:金智创新行研中心整理)

结语

我国半导体产品对外依存度高,国产替代空间巨大,叠加政府在政策、资金、税收等方面给予大力支持,及半导体产业向国内转移的大趋势,中国存储产业将迎来关键发展机遇。目前,在存储领域国内企业已在奋力追赶,形成长江存储、合肥长鑫、紫光存储三大阵营,分别专注于NAND Flash、DRAM和利基型DRAM。随着中国存储器产品逐步成熟、关键技术的不断突破,国内存储芯片将与国际领先厂商的差距越来越小,国产替代未来可期。

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