中国会在记忆领域取得成功吗?

中国羽翼未丰的内存制造商预计将在今年达到一个重要里程碑，开始初步生产，尽管供应商已经遇到了各种障碍。

中国国内厂商正专注于两个市场:3D NAND和DRAM。在这两种情况下，当地供应商要么在技术上落后，要么在努力开发这些产品，要么两者兼而有之。最近，一家供应商因涉嫌贸易盗窃而遭到起诉，再次引发了人们对中国缺乏知识产权保护的担忧。

不过，中国在内存、集成电路设计、逻辑和封装方面正在全速前进。拥有数十亿美元资金的中国希望发展国内半导体产业，因为目前中国绝大多数芯片都是从外国供应商进口的。这造成了巨大的贸易逆差。

从逻辑上讲，中国多年来一直在缩小贸易逆差。中国最近宣布了几项旨在缩小这一差距的重大项目。其中包括:

• 中国国有电子巨头清华紫光集团最近宣布了三个耗资840亿美元的大型存储器项目。目标是建造9个晶圆厂，但目前只有一个晶圆厂正在建设中。该公司专注于3D NAND，正在研发一种32层器件，并采用64层技术。
• 另外两家中国公司，金华集成电路有限公司(JHICC)和Innotron，预计将在新的300mm晶圆厂增加22nm dram。(Innotron有时被称为瑞利。)

目前尚不清楚中国能否在该市场立足。本地供应商有一些IP，但他们基本上都是从零开始。为了推动这一努力，该国试图收购跨国存储器制造商或结成联盟。大多数公司都以国家安全和知识产权问题为由犹豫不决。

因此，中国必须自己开发大部分技术。但在竞争激烈的内存市场上，它很难与英特尔、美光、三星、SK海力士、东芝和西部数据等跨国公司抗衡。

这引发了一个问题:从长远来看，中国内存制造商能否取得成功?一些分析人士持悲观态度，称国内厂商缺乏具有竞争力的技术。其他人则对中国国内存储器的发展略显乐观。

市场研究公司International Business Strategies (IBS)首席执行官汉德尔•琼斯(Handel Jones)表示:“与DRAM相比，我们对NAND闪存更乐观一些，但这需要一些时间。”“(中国有)在NAND领域获得份额的能力，但你仍然需要领先的技术。但对于一家新的DRAM公司来说，要进入市场并获得技术，将非常困难。”

据多个消息来源称，中国距离开发64层3D NAND设备大约还有6到9个月的时间，这项技术可能会让中国蜚声全球。消息人士称，批量出货仍需一至两年时间，因此中国能否生产可靠零部件仍有待观察。

其他人对市场有不同的看法。Semico Research制造业董事总经理乔安妮•伊托(Joanne Itow)在最近的一篇博客中表示:“Semico认为，三家中资内存企业成功的可能性很小，但一家中国内存企业成功的可能性很大。”

据Semico称，到2021年，中国国内内存供应商的产能预计将从目前的几乎为零增加到每月超过30万片。这听起来可能令人印象深刻，但根据Semico公司的说法，到那时，它只占全球内存容量的不到10%。

雄心勃勃的计划
多年来，中国推出了几项推动国内集成电路产业发展的举措。它已经取得了一些进展，尽管由于种种原因，每一项计划都未能达到预期。首先，中国在实现集成电路产业现代化方面起步较晚。然后，多年来，美国和其他国家对中国实施了严格的出口管制规定，阻止跨国设备供应商将最新的设备运往中国。不过，最近中国放松了许多出口管制。

尽管如此，中国还是发现自己处于一个令人不安的境地。它成为了一个巨大的电子产品制造基地，但该国只能生产自己芯片的一小部分。

IC Insights的数据显示，2012年，中国消费了820亿美元的芯片，占全球芯片的32%。但IC Insights的数据显示，2012年中国IC产量为88亿美元，仅占全球半导体产量的10.8%。因此，中国90%的芯片都是进口的。

为了扭转这一趋势，中国政府于2014年公布了一项名为《国家集成电路产业发展指南》的新计划。该计划旨在加快中国在14纳米finfet、先进封装和内存方面的努力。

中国还设立了一只193亿美元的基金，用于投资国内集成电路公司。地方政府和私募股权公司也承诺在中国集成电路行业投资1,000亿美元。

然后，在2015年，中国推出了另一项倡议，被称为“中国制造2025”。根据IC Insights的数据，作为努力的一部分，中国希望将国内集成电路产量从2015年的不到20%提高到2020年的40%，到2025年提高到70%。

中国的努力产生了好坏参半的结果。中国已经出现了一些新的晶圆厂，但它仍然必须进口很大比例的芯片。

IC Insights的数据显示，2017年，中国消费了1380亿美元的芯片，占全球芯片的38%。根据该公司的数据，2017年中国IC产量达到185亿美元，相当于世界产量的13.3%。“这个数字快把中国政府逼疯了。IC Insights总裁比尔•麦克林(Bill McClean)表示。

因此，据McClean称，尽管中国继续推进其雄心勃勃的计划，但中国可能在2020年和2025年达不到芯片自给自足的目标。

据SEMI分析师Dan Tracy和Clark Tseng称，中国目前总共在建19个新晶圆厂，其中10个项目为300毫米晶圆厂。这些数字既包括国内芯片制造商，也包括跨国芯片制造商。

目前尚不清楚所有这些晶圆厂项目是否都会启动，因为中国市场的动态仍不稳定。无论如何，设备供应商正准备在中国掀起一场晶圆制造工具的投资热潮。

年末设备预测。来源:半

“我们预计2018年在中国的晶圆厂设备投资将比2017年增加约20亿美元，”应用材料营销和业务发展副总裁亚瑟·谢尔曼(Arthur Sherman)说。从我们所看到的情况来看，我们相信投资将在未来几年不断增长。”

回忆
如今，中国国内的IC代工厂商已经成为了可生存的参与者，为本土和跨国客户生产了相当数量的芯片。台积电和联华电子也在中国设有晶圆厂，而GlobalFoundries也在建设一家。

然后，中国的内存行业分为两类:跨国公司和国内企业。2006年，SK海力士是最早在中国建立DRAM晶圆厂的跨国公司之一。英特尔和三星在中国生产3D NAND。但如今，这些晶圆厂的总产量只占中国总需求的一小部分。

中国对外国内存资源的依赖造成了一些供应链问题。去年，DRAM价格飙升，给包括中国在内的智能手机oem厂商带来了成本压力。根据研究公司TrendForce的数据，作为回应，中国政府最近进行了干预，要求三星在2018年第一季度减缓移动DRAM的价格上涨。

不过，这只是对一个更大问题的短期解决方案，这也是中国努力推动国内内存产业起步的原因。KLA-Tencor全球客户组织执行副总裁Brian Trafas表示:“中国半导体市场需求和中国政府对半导体行业的战略重视，推动了中国新国内企业的快速增长。”

毋庸置疑，中国内存厂商面临着诸多挑战。Trafas表示:“新的国内企业将需要专注于研发进展，吸引和培养关键人才，并成功兴建新的晶圆厂。”“在中国扩张的几个独特挑战是地理上分散的客户基础和缺乏经验丰富的人才。”

中国在内存领域最引人注目的努力始于2006年，当时武汉新新半导体制造有限公司(XMC)的出现。总部位于武汉的新芯半导体是NOR闪存代工供应商。此外，新芯一直在开发3D NAND，作为与Spansion联盟的一部分，现在是Cypress的一部分。

2016年，清华紫光收购新芯集团多数股权。随后，新芯集团被转移到一个名为长江存储技术(YRST)的新集团之下。

清华紫光及其存储部门YRST最近宣布了在中国的三个主要存储项目。这里是最新的活动:

• 2016年12月，YRST在中国中部湖北省省会武汉推出了一个价值240亿美元的3D NAND存储项目。YRST希望建立三个晶圆厂，每个晶圆厂生产10万页纸。
• 2017年2月，清华紫光宣布在中国东部江苏省省会南京投资300亿美元的存储项目。我们的目标是先生产dram，然后再生产3D NAND。
• 2018年1月，该集团在中国西南部四川省会成都宣布了另一个3D NAND项目。我们的目标是在未来10年建设3个晶圆厂，总投资超过300亿美元。

据报道，近日，清华紫光集团成立了一家公司，将在中国重庆市投资。不过，目前还不清楚该公司是否会投资内存领域。

在内存领域，清华紫光在南京的晶片厂于2017年底破土动工，但此后几乎没有什么活动。该公司还没有宣布在成都建厂的时间表。

中国的巨大希望集中在YRST在武汉的努力上。一段时间以来，YRST一直在XMC的晶圆厂开发3D NAND。去年，YRST在武汉新芯附近的一家新晶圆厂破土动工。IC Insights称，该工厂已基本完工，计划到2018年年中生产5000个wpm。向YRST高管发出的电子邮件询问没有得到回复。

无论如何，YRST面临着陡峭的学习曲线，因为3D NAND的制造比之前想象的要困难得多。即使是跨国厂商也在3D NAND技术上苦苦挣扎，因为该技术需要在晶片厂进行许多新的和困难的步骤。

NAND闪存本身用于固态存储驱动器和智能手机。直到最近，平面NAND还是主流技术。平面NAND仍然是可行的，但它已经达到了目前1xnm节点的物理极限。

3D NAND是平面NAND的继承者。与平面NAND不同，平面NAND是2D结构，3D NAND类似于摩天大楼，其中水平层堆叠，然后使用微小的垂直通道连接。

3D NAND由多层组成。三星最新的3D NAND设备是一款64层、每单元3比特的设备。因此，该设备有64层堆叠在一起，可以实现256Gb的产品。比特密度随着层数的增加而增加。

YRST正在试用32层3D NAND器件，但从每比特价格的角度来看，32层或48层器件已不再具有竞争力。因此，YRST的目标是加快其64层技术的开发，目前该技术还在研发阶段。64层芯片的目标是在武汉的新晶圆厂生产，但生产线可能从32层芯片开始。消息人士称，这是因为由于产量问题，64层技术还没有准备好。

对于中国来说，64层设备至关重要。64层3D NAND设备具有价格竞争力，在一段时间内仍将是最佳选择。“64层技术将是3D NAND的长期技术节点，”IBS的Jones说。“这和28nm制程的逻辑原理是一样的。”

在中国，迁移到下一个迭代——96层3D NAND技术的紧迫性较低。在这里，每比特成本的收益就不那么显著了。“当你做96层时，成本可能会降低10%到15%。当你达到128层时，可能又增加了5%，”琼斯说。

尽管如此，正在增加64层设备的跨国供应商也在开发96层3D NAND部件。可以肯定的是，跨国公司拥有推进3D NAND技术的诀窍。

YRST拥有一些专有技术和IP，但它面临着从32层到64层的挑战。“64层技术非常困难，”琼斯说，“但我们认为他们会得到这项技术。”

3D NAND的难度在于它依赖于一系列新的沉积和蚀刻步骤。供应商可以在公开市场上购买设备，但3D NAND的开发需要专有技术。“你能从Applied和Lam那里得到的工具非常好，”他说。“但你仍然需要操作它来开发设备结构。”

例如，在3D NAND流中，使用沉积技术将交替薄膜堆叠在衬底上。这个过程要重复几次。但随着越来越多的层被添加，挑战是如何将层均匀且无缺陷地堆叠起来。

膜层沉积的挑战。资料来源:Lam Research。

在下一步，等离子蚀刻机然后蚀刻微小的圆形孔或通道从设备堆栈的顶部到底部基板。每个通道必须统一。否则，可能会发生乳糜泻变异。

通道蚀刻挑战。来源:Lam Research

还有其他步骤，但关键问题是产量。KLA-Tencor的Trafas称:"由于成材率是这些中国半导体企业成功的关键决定因素，(在中国)工艺控制受到了极大的重视。"

DRAM候选人
与此同时，中国也想成为DRAM市场的参与者，但这是一个成熟且竞争激烈的市场。在高端领域，三星正在大力发展18nm dram。

不过，作为起点，中国DRAM制造商正在开发22纳米芯片。IC Insights的McClean表示:“这项技术不会接近领先水平。“它是有市场的，但市场相当小。”

中国可能会在DRAM领域获得一些动力。政府可能会强制执行一项规定，即中国oem厂商必须在其系统中使用一定比例的本地DRAM。“如果你让中国电子系统生产商使用不太有竞争力的内存技术，就会让他们在市场上处于不利地位，”McClean说。

中国的Innotron公司不畏艰险，准备推出其首款产品——22nm移动dram。Innotron位于中国东部安徽省省会合肥市，是GigaDevice和合肥市政府的合资企业。

据IC Insights称，Innotron将在2018年第一季度将设备转移到一个新的300mm晶圆厂。根据IC Insights的数据，该晶圆厂的总投资将达到72亿美元，总产能为12.5万wpm。

许多人预计Innotron将从GigaDevice(一家无晶圆厂的闪存供应商)获得一些技术。不久前，GigaDevice宣布计划收购专业DRAM制造商Integrated Silicon Solution Inc. (ISSI)。ISSI为中国投资财团上坡投资(Uphill Investment)所有。

但据GigaDevice的一位发言人表示，去年，GigaDevice与issi的协议终止了。这反过来又提出了Innotron将从哪里获得技术的问题。GigaDevice发言人拒绝就Innotron的进展置评。

与此同时，2016年，JHICC在中国南部福建省晋江市的一个300毫米晶圆厂破土动工，耗资56.5亿美元。JHICC的投资方包括福建电子信息和晋江能源投资。

在第三季度，JHICC计划投入22纳米专业dram的生产。该公司通过与联华电子的授权/研发联盟获得了该技术。UMC没有参与JHICC的运营。

不过，JHICC遇到了一些法律问题。根据起诉书，去年12月，美光对JHICC和UMC提起诉讼，指控它们窃取美光的技术。今年1月，联华电子对美光提起反诉，称美光侵犯了联华电子的专利。诉讼仍在进行中。

知识产权问题只是挑战之一。中国内存制造商还面临着激烈的市场竞争。“我认为这几乎就像中国在铸造行业所做的那样。他们拥有10%的市场份额。也许中国将获得10%的内存市场份额。”“我不认为它会是零。但我认为三星(Samsung)、美光(Micron)和海力士(Hynix)短期内不会获得大量市场份额。”

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