存儲大廠不斷擴(kuò)產(chǎn)，中國存儲產(chǎn)業(yè)面臨考驗(yàn)

2020年疫情使存儲器價(jià)格產(chǎn)生波動，同時(shí)也出現(xiàn)了存儲器需求疲軟及供應(yīng)不暢的問題。在2020年下半年，存儲器市場依舊不是很樂觀，存儲芯片價(jià)格持續(xù)下降。但是放眼全球，三星、鎧俠(原東芝)、美光等存儲大廠擴(kuò)大投資熱度不斷攀升，正在積極建廠和擴(kuò)充產(chǎn)能。

這些海外廠商動作頻頻，將會使存儲市場產(chǎn)生怎樣的變化?

一、存儲器市場概覽

縱覽整個(gè)存儲器市場，其絕大部分由海外巨頭公司掌握，國產(chǎn)公司處于相對落后的位置。DRAM和NAND Flash是最主流的半導(dǎo)體存儲器，市場規(guī)模占比超過95%。

2019年NAND Flash市場規(guī)模達(dá)到了490億美元。據(jù)IDC預(yù)測，2023年將產(chǎn)生105ZB數(shù)據(jù)，其中12ZB將會被存儲下來。NAND Flash市場份額基本被國外公司所壟斷，主要的廠家為三星、鎧俠、西數(shù)、美光等。國產(chǎn)廠商長江存儲處于起步狀態(tài)，正在市場與技術(shù)上奮起直追。

2020 Q1 NAND Flash市場份額 資料來源：中國閃存市場，國元證券研究中心

DRAM是存儲器市場規(guī)模最大的芯片，2018年DRAM市場規(guī)模已超過1000億美元，2019年由于價(jià)格大幅下降以及服務(wù)器、手機(jī)等下游均出現(xiàn)同比下滑，市場空間出現(xiàn)下降，根據(jù)Trend Force數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019 年DRAM市場空間約621億美元。目前，DRAM芯片的市場格局是由三星、SK海力士和美光統(tǒng)治，三大巨頭市場占有率合計(jì)已超過95%，而三星一家公司市占率就已經(jīng)逼近50%。

2019年DRAM市場格局 資料來源：Trend Force,，國元證券研究中心

在此市場狀況下，海外存儲大廠的投資、擴(kuò)產(chǎn)行為對于國內(nèi)處于起步階段的眾廠商來說，將是一場大考驗(yàn)。

二、存儲龍頭大力擴(kuò)產(chǎn)

此前，三星電子宣布了在韓國平澤廠區(qū)的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，除擴(kuò)建采用極紫外光(EUV)的晶圓代工生產(chǎn)線及DRAM產(chǎn)能之外，還將擴(kuò)大3D NAND閃存方面的產(chǎn)能規(guī)模。業(yè)界預(yù)估三星電子僅用于3D NAND閃存方面的投資額就達(dá)8萬億韓元(約合470億元人民幣)。

據(jù)了解，三星電子將在平澤廠區(qū)的二期建設(shè)中投建新的3D NAND生產(chǎn)線，量產(chǎn)100層以上三星電子最先進(jìn)的第六代V-NAND閃存，無塵室的施工5月份已經(jīng)開始進(jìn)行。新生產(chǎn)線預(yù)計(jì)將于2021年下半年進(jìn)入量產(chǎn)階段，新增產(chǎn)能約為2萬片/月的晶圓。

去年年底，三星電子便啟動了中國西安廠二期的建設(shè)，投資80億美元。西安廠二期主要生產(chǎn)100層以下的第五代V-NAND，平澤二廠則會生產(chǎn)100層以上的第六代V-NAND。三星NAND Flash生產(chǎn)線主要分布在韓國華城廠區(qū)、平澤廠區(qū)以及中國西安廠區(qū)。

無獨(dú)有偶，其他存儲產(chǎn)商也大幅度投入了存儲產(chǎn)能的擴(kuò)充。

美光這兩年不斷有加大存儲資本投入的消息傳出。首先看DRAM方面，據(jù)臺媒報(bào)道，美光將在臺灣加碼投資，要在現(xiàn)有廠區(qū)旁興建A3及A5兩座晶圓廠，總投資額達(dá)4000億元新臺幣(約合人民幣903億元)，2020年第4季導(dǎo)入最新的1z制程試產(chǎn)，借此縮小與三星的差距;第二期A5廠將視市場需求，逐步擴(kuò)增產(chǎn)能，規(guī)劃設(shè)計(jì)月產(chǎn)能6萬片。

今年早些時(shí)候，美光表示，A3 預(yù)計(jì)本年第四季度完工，2021年投入生產(chǎn)，導(dǎo)入最新的1Znm制程試產(chǎn)。據(jù)了解，1Znm工藝是存儲行業(yè)最新的制程技術(shù)，可提供更高的密度、更高的效率和更快的速度，該標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了12nm到14nm之間的工藝標(biāo)準(zhǔn)，而1ynm標(biāo)準(zhǔn)則在14nm到16nm之間。

美光還在陸續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)DDR4和LPDDR4，2020年初美光基于1Znm技術(shù)的DDR5 RDIMM開始送樣，還將投入下一世代HBM以及1α技術(shù)的研發(fā)。同時(shí)，美光表示，為了持續(xù)推進(jìn)先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，今年其潔凈室投資是往年的1.5-2倍，主要用于加速向先進(jìn)節(jié)點(diǎn)切換，提升先進(jìn)制程產(chǎn)能，包括EUV潔凈室的建設(shè)，全球靈活布局產(chǎn)能。

與此同時(shí)，美光也在去年宣布啟用在新加坡擴(kuò)建的3D NAND閃存晶圓廠，讓美光在新加坡的布局更加完整。美光指出，擴(kuò)建的設(shè)施能夠?yàn)闊o塵室空間帶來運(yùn)作上的彈性，更可以促成3D NAND技術(shù)進(jìn)階節(jié)點(diǎn)的技術(shù)轉(zhuǎn)型。

由于目前美光在第三代96層3D NAND已可進(jìn)入量產(chǎn)，因此技術(shù)上要將重心擺在第四代128層去發(fā)展，將128層3D NAND做到更穩(wěn)定、能夠量產(chǎn)的階段。

美光預(yù)期該擴(kuò)建的新廠，可于下半年開始生產(chǎn)，但礙于目前市場NAND供過于求的情況，以及要將3D NAND技術(shù)提升，所以暫時(shí)不會因?yàn)閿U(kuò)廠而增加任何新的晶圓產(chǎn)能。在最新一期的財(cái)報(bào)中，美光表示將在2021年投入約90億美元的資本支出。

鎧俠也將按照原計(jì)劃增產(chǎn)投資，在日本四日市工廠廠區(qū)內(nèi)興建3D NAND閃存新廠房“Fab 7廠房”，總投資額預(yù)估最高達(dá)3000億日元(約合200億元人民幣)，預(yù)定2022年夏天完工。鎧俠合作伙伴西部數(shù)據(jù)預(yù)估會分擔(dān)投資。

與此同時(shí)，鎧俠和西部數(shù)據(jù)還將在巖手縣北上市投資70億日元，新建的K1新工廠計(jì)劃于2020年上半年開始生產(chǎn)3D NAND。

SK海力士也已經(jīng)開始對存儲半導(dǎo)體進(jìn)行積極的設(shè)備投資。計(jì)劃對中國無錫工廠(C2F)投資約3.2兆韓元(約人民幣171.42億元)。SK海力士計(jì)劃在C2F工廠的空余空間內(nèi)建設(shè)月度產(chǎn)能達(dá)到3萬個(gè)的DRAM 產(chǎn)線，自2020年7月已經(jīng)開始導(dǎo)入設(shè)備。

SK海力士計(jì)劃以保守的態(tài)度實(shí)施最初制定的投資計(jì)劃。且認(rèn)為存儲半導(dǎo)體市場肯定會出現(xiàn)恢復(fù)，因此再次啟動投資。此外，原計(jì)劃自2021年1月起，對利川工廠(京畿道)的M16進(jìn)行設(shè)備投資，現(xiàn)在計(jì)劃在2020年之內(nèi)完成設(shè)備導(dǎo)入，且正與設(shè)備廠家在進(jìn)行調(diào)整。此外，SK海力士計(jì)劃將DRAM產(chǎn)線(利川)的增產(chǎn)規(guī)模從原來的2萬個(gè)提高至3萬個(gè)，此外，還計(jì)劃將NAND閃存(清州)的產(chǎn)能提高5,000個(gè)，且已經(jīng)在推進(jìn)。

三、有備而來的存儲廠商

不難發(fā)現(xiàn)，相較于NAND Flash，DRAM市場似乎顯得謹(jǐn)慎。就目前而言，DRAM供應(yīng)商三星、SK海力士、美光等對DRAM的投產(chǎn)相對保守，除了三星增加DRAM新產(chǎn)能外，美光日本廣島新工廠B2會投產(chǎn)，也正計(jì)劃在臺灣地區(qū)興建晶圓廠生產(chǎn)DRAM，但大部分DRAM供應(yīng)還是依靠制程技術(shù)提升滿足市場需求，2020年三家原廠將擴(kuò)1znm工藝技術(shù)提高DRAM產(chǎn)量。

盡管出現(xiàn)了新冠肺炎這一前所未有的危機(jī)，海外巨頭依然積極進(jìn)行設(shè)備投資，其主要原因是他們都對存儲半導(dǎo)體市場持有積極的態(tài)度。

首先，雖然受新冠肺炎影響全球經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)低迷，服務(wù)器和PC方向的DRAM需求卻在增長。此外，以互聯(lián)網(wǎng)未中心的居家辦公、在線教育、業(yè)余活動、在線購物等的大量出現(xiàn)，導(dǎo)致服務(wù)器、PC的銷售增多，從而帶動了DRAM的需求增長。

其次，從根源上看，三星等廠商擴(kuò)大產(chǎn)能，與市場上的預(yù)期有關(guān)。隨著5G、自動駕駛物聯(lián)網(wǎng)和AI的到來，圍繞著數(shù)據(jù)的生意正在快速增長。從2017年開始，以DRAM和NAND Flash為主的半導(dǎo)體存儲市場規(guī)模已超過1000億美金，增長速度遠(yuǎn)超于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

疫情的到來雖然使全球經(jīng)濟(jì)充滿了不確定性，但促進(jìn)半導(dǎo)體需求增長的因素卻不少，因此海外廠商才繼續(xù)進(jìn)行積極的投資。某位熟悉韓國半導(dǎo)體行業(yè)的分析人士指出:“從韓國半導(dǎo)體巨頭的投資計(jì)劃來看，可以說他們對半導(dǎo)體市場情況持有肯定的態(tài)度”。

這些存儲廠商都是有備而來。

四、中國存儲產(chǎn)業(yè)面臨考驗(yàn)

在這些廠商加速存儲布局，搶占下一個(gè)未來的時(shí)候，正在發(fā)力的的中國存儲產(chǎn)業(yè)或?qū)⑹艿經(jīng)_擊。

發(fā)展至今，NAND Flash已呈現(xiàn)白熱化階段。在本次投資擴(kuò)產(chǎn)及相關(guān)市場競爭當(dāng)中，各大閃存廠商無疑將先進(jìn)工藝放在了重點(diǎn)位置。

三星電子此次在平澤二期中建設(shè)的就是100層以上的第六代V-NAND。目前三星電子在市場上的主流NAND閃存產(chǎn)品為92層工藝，預(yù)計(jì)今年會逐步將128層產(chǎn)品導(dǎo)入到各類應(yīng)用當(dāng)中，以維持成本競爭力。

美光也在積極推進(jìn)128層3D NAND的量產(chǎn)與應(yīng)用，特別是固態(tài)硬(SSD)領(lǐng)域，成為美光當(dāng)前積極布局?jǐn)U展的重點(diǎn)，與PC OEM廠商進(jìn)行Client SSD產(chǎn)品的導(dǎo)入。美光科技執(zhí)行副總裁兼首席商務(wù)官Sumit Sadana表示，128層3D NAND如果被廣泛使用，將大大降低產(chǎn)品成本。美光于2019年10月流片出樣128層3D NAND。

根據(jù)集邦咨詢的介紹，SK海力士將繼續(xù)增加96層產(chǎn)品的占比，同時(shí)著重進(jìn)行制造工藝上的提升。SK海力士2019年6月發(fā)布128層TLC 3D NAND，預(yù)計(jì)今年將進(jìn)入投產(chǎn)階段。

鎧俠今年1月發(fā)布112層3D NAND，量產(chǎn)時(shí)間預(yù)計(jì)在下半年。鎧俠今年的主力產(chǎn)品預(yù)計(jì)仍為96層，將滿足SSD方面的市場需求。隨著112層產(chǎn)能的擴(kuò)大，未來鎧俠會逐步將之導(dǎo)入到終端產(chǎn)品中。

看向國內(nèi) ，去年9月，長江存儲發(fā)布了64層3D NAND閃存。有消息稱，長江存儲64層消費(fèi)級固態(tài)硬盤將于今年第三季度上市。有分析認(rèn)為，長江存儲今年的重點(diǎn)在于擴(kuò)大產(chǎn)能，同時(shí)提升良率，并與OEM廠商合作進(jìn)行64層3D NAND的導(dǎo)入。不過今年4月長江存儲也發(fā)布了兩款128層3D NAND閃存，量產(chǎn)時(shí)間約為今年年底至明年上半年。在先進(jìn)工藝方面，長江存儲并不落于下風(fēng)。

研發(fā)獲得成功只是第一步，后期量產(chǎn)的良率是成敗的關(guān)鍵之一，未來要進(jìn)入量產(chǎn)，勢必要達(dá)到一定的良率，確保每片3D NAND的可用晶圓數(shù)量，成本結(jié)構(gòu)才會具有市場競爭力。與實(shí)力雄厚的國外廠商相比，長江存儲處于剛剛跟上腳步的階段。如果閃存產(chǎn)業(yè)陷入了殺價(jià)潮，那么對長江存儲來說，優(yōu)勢就不再明顯。

再看DRAM產(chǎn)業(yè)，當(dāng)年韓國廠商也是透過擴(kuò)產(chǎn)、降價(jià)等方式，將當(dāng)時(shí)如日中天的日本DRAM產(chǎn)業(yè)和尚在襁褓中的臺灣地區(qū)DRAM扼殺在搖籃中，對于正在崛起的中國存儲來說，如何避免陷入這種困境，是在提高產(chǎn)品質(zhì)量和供應(yīng)的時(shí)候，是需要考慮的另一個(gè)問題。

半導(dǎo)體專家莫大康曾指出，存儲芯片具有高度標(biāo)準(zhǔn)化的特性，且品種單一，較難實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的差異化。這導(dǎo)致各廠商需要集中在工藝技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模上比拼競爭力。因此，每當(dāng)市場格局出現(xiàn)新舊轉(zhuǎn)換，廠商往往打出技術(shù)牌，以期通過新舊世代產(chǎn)品的改變，提高產(chǎn)品密度，降低制造成本，取得競爭優(yōu)勢。

有報(bào)道指出，中國的長鑫存儲(CXMT)在2020年上半年量產(chǎn)用于PC的DDR4 DRAM。由于DDR4是目前最常用的DRAM半導(dǎo)體的規(guī)格，因此，相關(guān)產(chǎn)品的量產(chǎn)也意味著中國企業(yè)對韓國廠家形成了威脅。為了擺脫中國廠商的窮追猛趕，韓國廠家正在實(shí)施“差異性戰(zhàn)略”——極紫外光刻(EUV)工藝。

三星電子于2020年四月成功生產(chǎn)了100萬個(gè)采用了EUV技術(shù)的10納米通用DRAM(1x)。之所以將EUV技術(shù)應(yīng)用于1xDRAM，是出于測試的目的。真正要采用EUV技術(shù)的產(chǎn)品是計(jì)劃在2021年量產(chǎn)的第四代(4G)10納米DRAM(1a)。就1a產(chǎn)品的工藝而言，是將EUV技術(shù)靈活運(yùn)用在位線(Bit Line，將信息向外部輸送)的生產(chǎn)中。據(jù)說，三星已經(jīng)將EUV應(yīng)用于現(xiàn)有的工序中(據(jù)說是2-3層)。

此外，SK海力士也在準(zhǔn)備將EUV技術(shù)應(yīng)用于DRAN生產(chǎn)。SK海力士已經(jīng)在利川總部工廠導(dǎo)入了約2臺EUV曝光設(shè)備，用于研究開發(fā)，目標(biāo)是計(jì)劃在2021年通過EUV技術(shù)批量生產(chǎn)DRAM。

有分析師指出，“EUV工藝是目前中國廠家無法模仿的先進(jìn)技術(shù)，率先采用EUV工藝的DRAM，對于要求較高的數(shù)據(jù)中心而言，是十分有利的?！?

在先進(jìn)工藝方面，中國存儲廠商仍然需要努力。

五、總結(jié)

存儲市場目前雖仍由海外廠商占據(jù)主導(dǎo)地位，但中國廠商正在逐步崛起。正如前文所言，海外廠商投資擴(kuò)產(chǎn)除了看到存儲的前景以外，中國廠商的崛起也是其中微小卻不可忽視的原因之一。