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国内存储产业发展迅速 部分内存芯片实现从0到1的突破

2020-07-31 09:21:04 来源 : 网易新闻

近两年,国内存储产业发展迅速,包括NAND FLASH和DRAM。去年,长江存储、合肥长鑫相继宣布64层3D NAND量产、DDR4内存芯片量产,实现从0到1的突破。

今年,基于长江存储64层3D NAND的SSD陆续上市,基于合肥长鑫DDR4芯片的光威奕Pro系列内存条也开始量产,有网友发现,事实上紫光也已于今年3月在各电商平台上架了采用自主存储颗粒的内存条,存储颗粒由旗下紫光国芯提供。

基于合肥长鑫DDR4芯片的光威奕Pro系列内存条

光威奕Pro系列和紫光DDR4-2400内存条的量产上市,对于国产DRAM芯片的发展具有重要的推动意义,可以预见,未来将会有越来越多采用国产DRAM芯片的内存条逐步量产。与此同时,长鑫、紫光等国内DRAM厂商还在不断推进新技术和工厂建设。

长鑫、紫光等DRAM厂商持续推进技术发展和产能建设

虽然国内DRAM厂商近年来进展显著,然而与国际巨头相比还是存在极大差距,国内DRAM厂商还将继续在技术、产能等各个方面进行不断投入。

合肥长鑫

长鑫存储目前已建成第一座12英寸晶圆厂并投产,是规模最大、技术最先进的中国大陆DRAM设计制造一体化企业。

2019年9月20日,合肥长鑫宣布正式量产DDR4内存。目前公司官网已对外供应DDR4芯片、LPDDR4X芯片及DDR4模组。就如上文所言,目前基于长鑫DDR4芯片的国产内存条已经量产。

接下来,合肥长鑫将推进LPDDR5,工艺升级到17nm以下。

安徽省日前发布文件表示,要求推进低功耗高速率LPDDR5 DRAM产品开发。合肥长鑫将作为重点企业来研发LPDDR5的内存产品,LPDDR5是目前用在手机、平板电脑等移动设备上的最先进的内存芯片,目前仅有镁光和三星能够生产。

官方为其指定的计划时间是2-3年,但实际上长鑫早已开始研发下一代DDR4/LPDDR4/DDR5/LPDDR5内存等工艺技术,预计实际完成时间会比指定时间更短。

产能方面,长鑫内存项目共有三期,第一期投资约为72亿美元,预计产能为12.5万片晶圆/月,约占全球内存芯片产能的10%。不过有消息称,当前产能只有2万片晶圆/月,预计今年底扩展到4万片晶圆/月,达到全球内存芯片产能的3%。

紫光集团

如上文所述,紫光于3月在各电商平台上架基于自主DRAM芯片的内存条,紫光国微曾表示,DRAM存储器芯片为公司下属子公司西安紫光国芯的产品,其DDR4及移动用的LPDDR4目前均已经量产销售。

西安紫光国芯前身为西安华芯半导体有限公司,是在原奇梦达科技(西安)有限公司2009年5月改制重建的基础上发展起来的。

2009年,浪潮集团收购原德国奇梦达科技(西安)有限公司,进行改制重建并更名为西安华芯半导体有限公司。2015年,紫光集团旗下紫光国芯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。

不过紫光国微没有内存生产能力,产能无法保证,业界人士认为,这也是紫光在重庆建设DRAM工厂的价值所在。

2019年6月份紫光集团宣布组建DRAM存事业部,委任刁石京为紫光集团DRAM事业群董事长,委任高启全为紫光集团DRAM事业群CEO,正式进军内存芯片产业。

2019年8月,紫光集团和重庆市政府签署合作协议,于重庆设置 DRAM 总部研发中心和 12 英寸DRAM芯片厂等,原先预期去年底动工,2021 年量产。

然而随着疫情爆发,投资计划因此延后。紫光集团2020年6月表示,计划今年底前启动 DRAM 重庆厂的建设工程,预计 2022 年实现量产。

紫光集团的重庆工厂主要生产用于智能手机及其他设备的 DRAM 芯片。消息人士表示,紫光计划 10 年内投资人民币 8000 亿元于 DRAM 业务。

东芯半导体

除了长鑫和紫光,东芯半导体也在推进DRAM技术研发,东芯半导体的DRAM产品,包括DDR3和Low Power DRAM。东芯半导体副总经理陈磊对电子发烧友表示,目前公司也开始下一代低功耗DRAM 的产品研发,相信我们的LPD4x的产品将会面世。

图:东芯半导体在2020年7月慕尼黑上海电子展展出的DRAM产品

东芯半导体作为Fabless芯片企业,聚焦中小容量NAND、NOR内存芯片的设计、生产和销售,是目前国内可以同时提供NAND/NOR/DRAM设计工艺和产品方案的本土存储芯片研发设计公司。

三星、美光等国际巨头不断推进DRAM新产品、新工艺发展

目前在全球DRAM市场上,三星、SK海力士、美光三大厂商占据95%以上份额。根据集邦咨询预测,2020年,Mobile DRAM在智能手机中有15%左右的成,这三家大厂2020年DRAM的出货也将增长。

三星

三星率先将芯片制造中最先进的EUV工艺用到了DRAM内存颗粒的生产中。

2020年3月25日,三星宣布已经出货100万第一代10nm EUV级(D1x)DDR4 DRAM模组,并完成全球客户评估,这将为今后高端PC、手机、企业级服务器等应用领域开启新大门。

三星表示,将从第四代10nm级(D1a)DRAM或高端级14nm级DRAM开始全面导入EUV,明年基于D1a大规模量产DDR5和LPDDR5内存芯片,预计会使12英寸晶圆的生产率翻倍。

三星量产的第一代EUV DDR5 DRAM单芯片容量为16Gb(2GB),地点是平泽市的V2线。根据三星此前的预判,EUV将帮助公司至少推进到3nm尺度。

在高性能方面,三星推出第三代高带宽存储器 HBM2E Flashbolt,该产品通过在缓冲芯片顶部垂直堆叠8层1y 16GB的DRAM裸片,通过TSV进行精准排列和互联,实现容量为前代产品的2倍,性能和电源效率得到显著提高,主要用于高性能计算机系统、AI 数据分析和最新图形系统。

美光

2019年8月,美光大规模量产1Z nm 16GB DDR4 DRAM,与上一代相比,性能提高85%,内存密度提高一倍,下一代技术分别为1α、1β和1γ nm,更加逼近10 nm的物理极限。

美光基于1Z nm的 LPDDR4 是移动业务产品中增速最快的,2020年将提高 1Z nm产品占比,美光位于台湾 DRAM 的厂区预计2021年可投产。

目前美光LPDDR5 8GB DRAM已经开始供货小米10。电子发烧友此前报道过,现在美光已经在主要手机制造商获得了8GB和12GB LPDDR5的合格认证,美光12GB LPDDR5应用在摩托罗拉最新Edge +旗舰手机中。

2020年上半年,美光还将通过基于 UFS 的多芯片封装 (uMCP5) ,把 LPDDR5 内存应用于中高端智能手机。

不过2020年智能手机还是以LPDDR4为主流,占比达到78%,LPDDR5的份额在逐步成长中,今年LPDDR5占比将增加至11.9%。

在高性能DRAM方面,美光在最新财报说明会中宣布第二代高带宽存储器(HBM2)即将开始出货,主要用于高性能显卡、服务器处理器等高端处理器。

SK海力士

2019 年3月,SK海力士最先进的产品为第三代10 nm级(1Z)DRAM,1Z DRAM 产品比上一代 1Y 生产效率提高27%。

目前 SK 海力士正在新工厂内建置 EUV,预计下半年完工,并评估导入 EUV 量产 1a 纳米级 DRAM 时间。在 CES 2020 上,SK 海力士推出 64GB DDR5 RDIMM 内存模组。

在高性能DRAM方面,2019年8月,SK 海力士宣布成功研发HBM2E 芯片,通过 TSV 技术可以实现8个16GB芯片的垂直堆叠,形成密度为 16GB 的单封装芯片。HBM2E 支持带宽达到每秒 460GB,比HBM2芯片带宽提高 50%,容量提高 100%。

三星和 SK海力士是目前高带宽存储器的主要玩家。

总结

根据评测,基于长鑫颗粒的弈系列Pro DDR4 3000Mhz 8GB内存性能表现良好,完全可以满足普通消费者的需求,而且在价格上更具优势。虽然目前DRAM在技术、产能上还有国际巨头存在一定差距,可以预见,未来随着国产内存将会越来越多的获得市场认可,国产DRAM芯片的技术也将会在市场实践的基础上,获得更快速度的提升。

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