聊聊“DRAM”星辰大海

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“ 我是王哥，一个集成电路行业的老兵，不是自媒体作家，写文章就是将自己获取到的一些讯息、想法等进行整理的结果。很愿意分享给朋友们，一起拓展视野。”

    大家周末快乐！2020年ICCAD刚刚闭幕，所以写点集成电路行业的故事是很符合周末娱乐活动的考虑，这时候一句话在耳边回荡：“挣的卖白菜的钱，操的卖白粉的心”。半导体行业是整个科技行业的基石，而这个基石的搬砖者，每时每刻都在上演着生死时速。所以，本来想写一篇轻松的文章，却似乎滑入了一个悲剧的故事。

   这是我从个人的思维导图摘录出来，整理成文的。本文有5千字，满满干货，消化不良者勿入：）


一、DRAM市场概况

市场概要

   DRAM作为半导体和存储器最大细分市场，2018年占据全球半导体和存储器总产值的比例分别为22%和58%，中国大陆作为最大市场，占全球比例约为43%，但几乎完全依赖进口，自制率远低于半导体全行业水平。2020年度，中国42.8%，北美31%，欧洲5.8%，日本3.9%，其他16.5%。

DRAM需求大类、规模和趋势

内存条形式的市场状况：

   主要被应用在服务器和个人电脑。由于互联网、5G、大数据和AI算力的需求拉动，服务器的出货量近年来以及保持高速增长（根据IDC全球服务器市场季度追踪报告显示，2020年第二季度全球服务器市场的厂商收入同比增长19.8%至240亿美元，出货量同比增长18.4%。）。2020年，服务器全球出货量将达到1300万台，250亿美金左右；但，个人电脑的出货量在今年的增长速度一直是个位数（大3～5%）。

   内存条出货的主要品牌：金士顿，海盗船，威刚科技ADATA，三星，影驰，金泰克，芝奇，光威，现代，联想，江波龙等。

内存芯片需求的几大类市场状况：

• 手机：作为个人消费类必需品，用户覆盖率还在逐步提高，同时手机性能的不断提升，对于DRAM的需求也一直处于高速增长阶段。智能手机现阶段处于5G过渡期，短期出货增长速度放缓，之后有望迎来快速增长，从而拉动DRAM的搭载量持续增加，预计2020智能手机出货14亿部，同比增长0.7%，2021年出货15亿部，同比增长7.1%。
• 智能硬件：运动dv，扫地机器人，智能家居等产品的不断创新与普及，有持续的增长性。
• 网络设备：光猫，路由器，交换机。
• 监控：监控类产品受益于智慧城市、人脸应用、视频结构化、家用安防市场的高速增长，对DRAM的需求量将持续旺盛。
• 影音产品：OTT机顶盒，智能电视，商显。其中作为重要家电的传统电视机处于智能和高清电视的消费升级阶段，对DRAM的需求将保持高速增长（尽管消费者看电视的时间越来越少，但电视机的家庭地位一致未动摇）。商用市场在近三年来的复合增长率一直保持在28%左右的高速增长，这主要受益于视讯会议、教育行业、广告市场、公共基础建设（地铁、商业中心等）的发展，另外在公寓和智慧医养的需求也是新的增长要素。
• 车载需求：车用存储产品市场将是未来新兴市场之一。此前信息娱乐和导航系统一直是车载存储器需求的主要驱动力。随着车联网、辅助驾驶系统（ADAS），以及未来自动驾驶技术的实现，将大幅度改变汽车制造商对于汽车本地存储容量的需求。预计到2020年，每辆车所产生的数据存储量对Mobile DRAM平均容量需求将增加到30GB以上，对NAND Flash平均容量需求更是增加到200GB，较2017年暴增10倍，无人驾驶汽车对NAND Flash存储量将在TB级以上，对NAND Flash需求更大。美光除了供应汽车ADAS、仪表盘、信息娱乐系统需要的DDR3/4和LPDDR3/4外，还增加了eMMC 5.0量产，提供8GB~128GB容量以应对大容量存储的需求，以及高端需求的SSD。需求规模参考对象：2018年车载面板市场规模达到了1.62亿片，年增长率达9.4％，其中中控显示面板是较大的应用市场，出货量为7,830万片，仪表屏显示则为6,080万片，其他应用为2,240万片。在主控部分，前装市场目前主要是瑞萨、恩智浦、英飞凌等厂商芯片为主流。后装市场包括车载中控、车载后视镜、车载导航仪、行车记录仪等应用，主流芯片是高通、联发科、全志、瑞芯微等厂商，以Android操作系统为主，主要用于存放地图、影片、音乐、录像等数据，一般对存储要求8GB~32GB MLC eMMC，GPS导航以NOR Flash+外置卡Micro SD(TF卡)居多。车载市场的技术特点：车用产品对于产品稳定性的要求往往更高，汽车环境将对存储产品的性能也带来极其独特的挑战。
  

内存之战（1）
   关于类似SAMSUNG在内存行业的逆周期投资战略，网上文章已经许多了。个人觉得无论是何种模式，在DRAM市场要站稳，必须翻过三座大山：规模（制造成本、市场话语权）、工艺（良率，技术路线，专利）、标准（专利，未来）。

   为什么内存如此之重要呢？一方面，所有现代化科技产品有CPU就必有内存，所以这两个技术属于共生关系，die size决定市场容量也是相当权重（DRAM作为半导体和存储器最大细分市场，2018年占据全球半导体和存储器总产值的比例分别为22%和58%）；另一个方面，作为主控的SoC是多样化的（上万？十万种？），而内存芯片是高度标准化产品，当下主流的几个型号赢者通吃。因为我并不未实际从事过DRAM领域，信息可能存在纰漏，请留言予以指正。

奇梦达启示录
   2005年7月26日，英飞凌发布2005年第三季度财务报告，报告显示，英飞凌的内存部门同比营收跌幅达到了19%。英飞凌发布了重组计划，并于2006年5月1日完成，由内存部门剥离的新公司，命名为“奇梦达(Qimonda)”。

—— 高光时刻 ——

   2005年8月9日，奇梦达在纽约证券交易所上市，股票代码“QI”——奇梦达也成为内存公司剥离大潮中最快完成上市的内存产品公司。开启了两年的狂奔之旅。彼时的奇梦达，是300毫米晶圆制造业的技术领袖，同时，在全球拥有南亚科(Nanya Technology Corp)、华邦(Winbond)等全球性合作伙伴及代工伙伴。

   2006年9月18日，奇梦达与南亚科合作，宣布了75nmDRAM沟槽式技术(Trench Technology)，沟槽式技术是世界上DRAM发展的两大技术分支之一；

   2007年，作为全球第四大DRAM供应商，奇梦达的业务集中在了DRAM内存条，电脑显示卡的显存颗粒，消费级DRAM内存，移动存储装置中的高速DRAM缓存（占奇梦达收入的90%）。

   2007年11月，奇梦达发布GDDR5（Graphics Double Data Rate，GDDR，图形用双倍数据传输率存储器）白皮书，其GDDR5显存生产设备已经批量试产——而当时世界的主流储存器芯片是GDDR4，对于一心试图跳过GDDR4直接上GDDR5的奇梦达来说，这无疑是个巨大的进步。2007财年上半年，奇梦达税前息前净利还有可观的3.35亿欧元。

   2008年2月2日，奇梦达宣布埋入式技术（Buried Wordline，埋入式字线），这个技术也是DRAM发展史上的重要技术节点，奇梦达重新将DRAM技术定义为“埋入”和“堆栈”。

—— 踏空 ——

   但是，奇梦达2008年上半年的营收为9.25亿欧元，较前一年同期减少57%，2008年上半财年度的税前息前净亏损为10.58亿欧元。短短一年的时间，奇梦达从一家盈利超过3亿欧元的公司，变成了一家净亏损超过10亿欧元的公司，利润跌幅超过300%。为什么？

   2006年11月30日，Windows Vista正式上市，在奇梦达2006年财报中，对Vista上市引来的DRAM的增长预估是20%，原因之一是Vista非常吃内存。但是，由于Vista操作系统的漏洞问题，导致销量不及预期，一时间DRAM内存市场供过于求，导致了大幅度的价格下挫。

   2007年底，DRAM的价格跌到仅为2006年同期的四分之一，在金融危机爆发的2008年，DRAM价格更是一路狂泄，DRAM颗粒价格从2.25美元暴跌至0.31美元。以三星为代表的韩系内存厂商，在内存的发展过程中，有过三次的逆周期投资，其中2007年这次最甚。这个时期，三星将总利润的118%用于DRAM扩产，增大市场DRAM的供应链，同时通过增大产能来发动价格战，以故意加剧行业亏损。DRAM价格08年中跌破了现金成本，08年底更是跌破了材料成本。

——卖身 ——

   2008年3月，奇梦达曾和南亚科就双方DRAM合资厂JV Inotera Memories Inc.进行谈判，南亚科希望接手奇梦达的35%股权。

   2008年8月，华邦和尔必达将奇梦达的技术授权买断，这笔买断费用的一部分被用来清偿华邦的代工费用。通过这次收购，华邦和尔必达获得了进入GDDR市场的门票。

   2008年10月，镁光以4亿美元收购奇梦达持有华亚科全部股权，华亚科成为南亚科与镁光的合资企业。（华亚科技股份有限公司（简称：华亚科）是2003年1月23日，由南亚科与英飞凌共同出资设立，双方各占股35%，剩余30%由员工持有，是奇梦达授权生产DRAM的最大工厂，也是奇梦达产能主要来源之一。）

   奇梦达之前的合资公司华亚科，也获得了一定的GDDR授权作为货款清偿。而镁光也在这个时候宣布进入GDDR市场竞争，这一动作让人们难免浮想联翩。

   2008年8月12日，奇梦达全球第二大研发中心（西安研发中心）奇梦达西安研发中心更名为西安华芯半导体有限公司（西安华芯），并入山东华芯半导体有限公司(山东华芯)，并购代价为3000万元人民币，（山东华芯是2008年05月29日在济南高新技术产业开发区成立注册，由山东省政府牵头，浪潮集团、山东省高新技术投资有限公司和济南高新区三方各出资1亿元成立，时任浪潮集团董事长兼首席执行官孙丕恕任法定代表人），这被认为是半导体行业衰退过程中，中国最成功的一次抄底行为。借助这次并购，华芯获得了世界先进水平的高端集成电路封装制造能力，初步建立起包括芯片设计、芯片制造和芯片应用在内的完整存储器集成电路产业链。西安华芯成为12英寸芯片生产线项目的实施主体。

   2008年9月，在美国德拉瓦州的12寸晶圆厂被德州仪器以1.725亿美元收购，该晶圆厂是奇梦达在美国最大的300mm生产线，德州仪器借此次收购，成为全球第一个300mm的模拟芯片生产厂。

   2010年3月15日，奇梦达在苏州工业园区的模组装配与后端封测工厂，被有国资背景的苏州创投（Suzhou Venture Group）已经收购，并更名为更名为智瑞达科技（苏州）有限公司（智瑞达Gerad），并购金额双方未予以公布。智瑞达由外商独资变身合资，成为当时中国屈指可数的专门从事存储器芯片封测的公司。

   2012年12月16日，浪潮集团以1亿元人民币对奇梦达在欧洲的高端集成电路存储器封装测试生产线进行了二次并购，并在济南建成了中国首条高端(FBGA)集成电路存储器封测生产线，该生产线采用了当时世界先进水平的FBGA（细间距球栅阵列）封装工艺，是当时全球领先的集成电路封装测试技术之一。

   2012年11月23日，奇梦达（Qimonda）破产管理人迈克尔·贾菲(Michael Jaffe）在一份声明中说：“知识产权主要和半导体、电脑、通信重要发明有关。”并表示，已经开始出售7500项专利。这是自柯达专利拍卖之后当时全球最大的一宗专利抛售行为。

—— 曲终了 ——

   2014年9月29日，英飞凌与奇梦达破产管理人达成庭外和解，通过支付约1.35亿欧元的和解金，解决双方所有争议。此外，英飞凌将以1.25亿欧元收购奇梦达股份公司的所有专利。英飞凌这一行为，从一定程度上，保护了奇梦达遗留的知识产权。

   2015年，紫光集团旗下紫光国芯微电子股份有限公司收购西安华芯半导体有限公司并更名为西安紫光国芯半导体有限公司。配合武汉新芯、长江存储，紫光获得了DRAM相应的技术，并发展起了紫光集团的储存器产业。

   2015年6月，英飞凌将手中奇梦达的专利打包出售，价格是3000万美元，接手的公司是一家位于加拿大的专利“倒卖”公司，叫Polaris Innovations Limited（北极星公司）。

   2019年5月15日，合肥长鑫在上海举办的GSA MEMORY+峰会上，公布了自己的DRAM技术来源，是通过与奇梦达合作，获得了一千多万份与DRAM相关的技术文件（约2.8TB数据），具体的合作方式，合肥长鑫方面并没有透露。

   2019年12月5日，Polaris Innovations Limited的母公司Wi-LAN Inc.将这些专利打包卖给了中国的合肥长鑫，双方均没有披露具体的成交金额。这些知识产权由12000多个专利组成，包括与DRAM、FLASH存储器、半导体工艺、半导体制造、光刻（lithography）、封装、半导体电路和存储器接口（Memory Interfaces）相关的技术，其中包括约5000多种美国专利和申请，7000多项国际性专利和申请。

   写完这段，突然有一种”一失足，成千古恨”的感觉！

DRAM的器件单元图示及其不同容量的剖面结构图

二、结束语

   关于DRAM的故事远没有结束。一旦中国掌握了DRAM的技术，世界将会怎么样呢？我们拭目以待吧。

   2016 年，福建晋华委托台湾联电做 DRAM 技术开发。2018年10月29日，美国商务部宣布出口禁令，限制美国企业卖产品给福建晋华，原因是镁光电子指控福建晋华窃取知识产权。10 月 31 日，晋华的 DRAM 技术开发伙伴联电也宣布停止。

   2019年9月20日，合肥长鑫宣布正式量产DDR4内存，他们成为第一个国产内存供应商。

   2020年6月30日，紫光集团宣布成立DRAM事业群。
     ……

   集成电路行业的星辰大海，没点情怀还真干不了！这比去抢卖萝卜、白菜的街边小贩生意是要难的多的。而，中国要伟大，星辰大海必须有人去闯！

完