文｜半導體產(chǎn)業(yè)縱橫
4月，存儲芯片似乎迎來行業(yè)的轉(zhuǎn)折點。
月初，筆者曾報道過閃迪、美光等公司開啟漲價潮。月尾，來自市場研究機構(gòu)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)給這個月存儲芯片的價格走勢做了總結(jié)。
DRAMeXchange 4月30日數(shù)據(jù)顯示，用于個人電腦的通用DRAM DDR4 8Gb（千兆字節(jié)）產(chǎn)品的固定交易價格為1.65美元，較3月份上漲22.22%。用于存儲卡和USB的128Gb MLC NAND閃存的固定交易價格也較3月份上漲11.06%，達到2.79美元。
關(guān)于價格波動的原因，主要是IT設(shè)備制造商為應(yīng)對美國關(guān)稅風險，急于增加芯片庫存，從而推動采購需求。
從當前市場來看，如果要問存儲芯片的“甜蜜點”何時到來？
筆者認為，當下已至。
01、DRAM，持續(xù)漲價
短短一周，DRAM市場已有兩則漲價消息傳出，分別為SK海力士與三星電子。
近期，供應(yīng)鏈內(nèi)部消息透露，SK海力士公司針對其消費級DRAM芯片進行了價格調(diào)整，上調(diào)幅度超過了10%。另有報道稱，SK海力士計劃將DDR5 DRAM價格上調(diào)15%-20%。
5月初，三星電子與主要客戶就提高DRAM芯片售價達成一致。
其中，DDR4 DRAM價格平均上漲兩位數(shù)百分比，具體為20%;DDR5 DRAM價格上漲個位數(shù)百分比，約為5%。三星電子已以漲價后的價格與客戶簽訂了DRAM供應(yīng)合同，并稱整個半導體行業(yè)的DRAM價格都在上漲。這是三星電子今年首次上調(diào)DRAM價格，也是近一年來的首次。
業(yè)內(nèi)人士表示，盡管去年半導體市場面臨供應(yīng)過剩的挑戰(zhàn)，但隨著主要生產(chǎn)商減少產(chǎn)量，市場供應(yīng)量已有所縮減。當前，隨著三星啟動漲價，新一輪合同談判正在緊鑼密鼓地進行中。
然而，漲價僅僅是DRAM市場當前表現(xiàn)的其中一種，該市場的變化，并非止步于此。
02、DRAM競爭，開始分層
DRAM市場的競爭格局，便是最顯眼的變化之一。
今年2月，市場消息稱，三星、SK海力士和美光等主要DRAM制造商逐步計劃在2025年下半年終止DDR3和DDR4內(nèi)存的生產(chǎn)。這一決策是由于對HBM（高帶寬內(nèi)存）和DDR5等最新內(nèi)存技術(shù)的需求增加，以及DDR3和DDR4內(nèi)存收益性的下降所驅(qū)動的。
預(yù)計從2025年夏季開始，由于這些主要廠商的退出，市場上DDR3和DDR4的供應(yīng)將顯著減少，可能導致實際的供應(yīng)短缺情況。
具體來說，SK海力士于2023年年底，停止供貨DDR3，并于2024年第三季度將DDR4的生產(chǎn)比重降至30%，第四季度更降至20%。三星于2024年第二季停產(chǎn)DDR3，并持續(xù)減少DDR4產(chǎn)能，轉(zhuǎn)向DDR5與LPDDR5等高階產(chǎn)品。
另外，中國臺灣最大DRAM芯片制造商南亞科目前產(chǎn)能主力也開始大幅轉(zhuǎn)向DDR4及DDR5，DDR3僅接受客戶代工訂單。
不過從近日的市場現(xiàn)狀來看，芯片巨頭的DDR4的減產(chǎn)動作或許并不會太快，畢竟這些公司還在近日逐步調(diào)漲產(chǎn)品價格，這也從另一方面證明目前市場對于DDR4的需求較為旺盛。
在DDR5、HBM領(lǐng)域，國產(chǎn)存儲公司的競爭能力有限，單隨著國際廠商的逐步退出DDR3及DDR4市場，國產(chǎn)存儲有望憑借成本優(yōu)勢承接這部分市場需求。
DDR3主要應(yīng)用于液晶電視、數(shù)字機頂盒、WiFi路由器、掃地機器人、網(wǎng)絡(luò)交換器等消費電子與網(wǎng)絡(luò)通訊等領(lǐng)域。聚焦國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈，中國大陸DDR3產(chǎn)品性能比肩海外廠商，F(xiàn)abless廠商如兆易創(chuàng)新、北京君正、東芯股份均主要發(fā)力DDR3和小容量DDR4。
03、DRAM龍頭，易主
根據(jù)近日多方研究機構(gòu)發(fā)布的統(tǒng)計報告，均顯示在SK海力士與三星的DRAM市場份額爭奪戰(zhàn)中，SK海力士首次登頂，終結(jié)三星長達四十多年的市場統(tǒng)治地位。
據(jù)行業(yè)研究機構(gòu)Counterpoint發(fā)布的2025年第一季度DRAM內(nèi)存市場份額報告顯示，SK海力士在該季度首次超越三星電子，占據(jù)市場第一的位置。這一成果主要得益于其在HBM領(lǐng)域的突出表現(xiàn)。
數(shù)據(jù)顯示，2025年第一季度，全球三大DRAM廠商——SK海力士、三星電子和美光科技分別占據(jù)了36%、34%和25%的市場份額，其余廠商則分享了剩余的5%。在HBM細分市場中，SK海力士更是占據(jù)了70%的主導地位。
隨后，CFM也發(fā)布了統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在AI服務(wù)器需求與PC和移動需求復蘇推動下，疊加關(guān)稅觸發(fā)的部分補庫存需求的共同影響，2025年一季度DRAM整體表現(xiàn)優(yōu)于預(yù)期，全球DRAM市場規(guī)模同比增長42.5%至267.29億美元，環(huán)比減少8.5%。期間，SK海力士憑借在HBM領(lǐng)域的絕對優(yōu)勢，以36.7%的市場份額首度登頂全球DRAM市場第一。
王座易主的硝煙未散，存儲賽道已掀起更殘酷的技術(shù)角力。
為了提前克服 DRAM 擴展限制并引領(lǐng)下一代內(nèi)存制造，幾大科技巨頭均在不斷開發(fā)新的內(nèi)存技術(shù)，以期在接下來的存儲之爭中再拔頭籌。
04、DRAM，新技術(shù)角力
DRAM，邁入EUV時代
首先看看三大存儲芯片巨頭在先進制程節(jié)點的競爭現(xiàn)狀。
自2016年以來，DRAM就一直在10nm級別（19nm到10nm，或1X）徘徊，三大存儲廠商（三星、SK海力士和美光）也都推出了多代的工藝。
當中的每一次升級，都涉及在某些維度上減小 DRAM 單元尺寸，以實現(xiàn)增加密度和降低功耗的目的。
存儲業(yè)界關(guān)于制程的命名規(guī)則比較特殊叫做：1x、1y、1z等。 1X nm節(jié)點在16-19nm之間，1Y nm在14-16nm之間，1Z大概是12到14nm。
1α則是DRAM制程在1z之后的一個演進，根據(jù)現(xiàn)階段所知的消息，1α的制造工藝大致對應(yīng)于10-12nm的工藝。 1α-nm可能對應(yīng)的是更小的12~14nm，1β-nm可能對應(yīng)的是10~12nm，1γ-nm可能對應(yīng)的是10nm。
如今，這一技術(shù)競賽已經(jīng)打到10nm及以下。
據(jù)韓媒ETNews 報道，三星電子為應(yīng)對其 12nm 級 DRAM 內(nèi)存產(chǎn)品在良率和性能方面的雙重挑戰(zhàn)，已決定在改進現(xiàn)有 1b nm 工藝的同時，從頭設(shè)計新版 1b nm DRAM，該項目被命名為 D1B-P。同時他們還調(diào)整了第六代10納米級（1C）DRAM的開發(fā)計劃。
另一方面，三星電子的第六代 10 納米級 1c DRAM 制程開發(fā)進度出現(xiàn)延遲。原本計劃在 2024 年 12 月將 1c nm 制程 DRAM 的良率提升至 70%，達到結(jié)束開發(fā)工作、進入量產(chǎn)階段所需的水平，但實際情況是，盡管三星在 2023 年末成功制得 1c nm DRAM 的良品晶粒，整體良率卻無法滿足要求。據(jù)市場人士透露，三星計劃在未來六個月內(nèi)將良率提升至約 70%。
三星上代1b nm 內(nèi)存于 2022 年 10 月完成開發(fā)、2023 年 5 月量產(chǎn)，若按新計劃，1c DRAM 開發(fā)結(jié)束時間定于 2025 年中，量產(chǎn)則可能延后到 2025 年底，兩代 DRAM 工藝間的間隔會來到約 2.5 年，這明顯長于 1.5 年的業(yè)界一般開發(fā)周期。
三星的競爭對手SK海力士已于 2024 年 8 月底宣布完成 1c DRAM 開發(fā)，并計劃在 2025 年 2 月開始量產(chǎn) 1c nm DRAM 芯片，成為全球首家運用 1c nm 工藝生產(chǎn) DRAM 芯片的存儲器供應(yīng)商。
今年2月，美光宣布，該公司在業(yè)界率先向生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴和特定客戶交付了專為下一代 CPU 設(shè)計的 1γ（1-gamma）、第六代（10 納米級）DRAM 節(jié)點 DDR5 內(nèi)存樣品。1γ DRAM 的這一里程碑建立在美光之前 1α（1-alpha）和 1β（1-beta）DRAM 節(jié)點領(lǐng)導地位的基礎(chǔ)上，旨在提供創(chuàng)新，為未來計算平臺提供支持，從云端到工業(yè)和消費應(yīng)用，再到邊緣 AI 設(shè)備，如 AI PC、智能手機和汽車。
在推進技術(shù)迭代的過程中，EUV吸引到各方注意。
按照SK海力士的說法，半導體行業(yè)一直在準備以 EUV 光刻機實現(xiàn) 10 納米級規(guī)模的工藝。通過利用 13.5nm 波長的光，EUV光刻機較之現(xiàn)有的 193nm 的 ArF 實現(xiàn)更精細的半導體電路圖案，而無需進行多重圖案化。借助這種方式，能將處理步驟的數(shù)量減少了，因此制造時間比當前的多重圖案化技術(shù)（如四重圖案化技術(shù) (QPT)）更短，從而使 EUV 成為迄今為止唯一的突破。
早在2020年，存儲芯片巨頭就已經(jīng)關(guān)注到EUV在未來先進制程制造中的便利性。
三星是三大存儲原廠中首先引入 EUV 的企業(yè)，2020年3月，三星宣布采用 EUV 光刻設(shè)備制造 10nm DRAM 芯片，并在同年交付 100 萬個基于 EUV 技術(shù)的 10 納米級 (D1x) DDR4 DRAM 模組 。2021 年 10 月，三星正式量產(chǎn) 14nm EUV DDR5 DRAM 。
據(jù)悉，三星為穩(wěn)定EUV工藝，不僅配置了超過30臺EUV設(shè)備（全球最大規(guī)模），還成立專項工作組，由前英特爾專家李尚勛主導光刻膠材料研發(fā)和光源優(yōu)化。其內(nèi)部數(shù)據(jù)顯示，通過改進掩模保護膜和缺陷檢測算法，近期EUV層良率已提升至85%以上。
此外，三星電子計劃在其華城園區(qū)安裝首臺來自 ASML 的 High-NA EUV（極紫外光刻）光刻機。
2021 年 2 月，SK 海力士完成了首個用于 DRAM 的 EUV 晶圓廠 M16，正式引入 EUV 光刻設(shè)備，并在同年 7 月宣布量產(chǎn) 1a nm 工藝的 8 千兆的 LPDDR4 EUV DRAM 。
SK海力士則采取漸進式擴張，通過與美國應(yīng)用材料公司合作開發(fā)混合式光刻方案，試圖平衡成本與性能。其采取了更為保守的策略。盡管在D1c DRAM中計劃應(yīng)用超過五層EUV工藝。據(jù)悉，當下已有10多臺EUV光刻機在利川的M16工廠運作。在去年的組織調(diào)整中，SK海力士解散了原本獨立運作的EUV技術(shù)小組，并將其并入了未來技術(shù)研究院。 這一調(diào)整彰顯了SK海力士專注于長遠技術(shù)突破的決心，而非僅僅追求短期產(chǎn)量的提升。
在SK海力士的計劃里，High-NA自然必不可少，目前SK海力士正在計劃加大對下一代EUV光刻設(shè)備的投入。
與其他半導體大廠相比，美光并不急于為DRAM芯片生產(chǎn)導入EUV（極紫外光）設(shè)備，其DRAM芯片產(chǎn)品皆采用DUV（深紫外光）光刻機制造。一直到2024 年，才有報道稱美光計劃在其 10 納米級的 1γ 制程技術(shù)上進行 EUV 光刻技術(shù)試生產(chǎn)，預(yù)計 2025 年大規(guī)模量產(chǎn) ?，F(xiàn)階段，美光正在日本廣島工廠開發(fā)相關(guān)制造技術(shù) 。美光選擇在此時引入 EUV 技術(shù)，主要因為 DRAM 先進制程不斷朝 10nm 級別邁進，傳統(tǒng)光刻技術(shù)已難以滿足生產(chǎn)需求。
3D DRAM成為潮流
除了制程工藝微縮，3D DRAM 技術(shù)正逐漸嶄露頭角，被視為存儲芯片行業(yè)未來發(fā)展的重要方向之一。
3D DRAM 技術(shù)的出現(xiàn)，源于傳統(tǒng)二維 DRAM 架構(gòu)在面對不斷增長的存儲需求時逐漸顯露出的局限性。隨著電子設(shè)備對存儲容量和性能的要求日益提高，傳統(tǒng) DRAM 在存儲密度、讀寫速度和功耗等方面面臨著嚴峻挑戰(zhàn)。為了突破這些限制，半導體行業(yè)借鑒了 NAND Flash 的 3D 堆疊技術(shù)經(jīng)驗，開始探索將 DRAM 從二維平面向三維立體架構(gòu)轉(zhuǎn)變。
在3D DRAM技術(shù)領(lǐng)域，三星、SK海力士和美光三大存儲巨頭均已展開布局，但技術(shù)路徑與命名體系存在差異。
三星是垂直堆疊技術(shù)引領(lǐng)者，通過垂直通道晶體管（VCT）技術(shù)，將晶體管垂直排列，使單元面積縮小30%，并結(jié)合鉿鋯氧化物（HZO）材料優(yōu)化電荷存儲性能。目前其已成功研發(fā)128Gb容量的3D X-DRAM樣品，計劃2025年推出基于4F2架構(gòu)的商用產(chǎn)品，目標2030年前將單顆芯片容量擴展至1Tb。
該技術(shù)的優(yōu)勢為高帶寬、低延遲，單位面積存儲容量較傳統(tǒng)2D DRAM提升3倍以上。
據(jù)韓媒近日的最新報道，三星半導體（DS）部門的管理層已制定了明確的VCT DRAM量產(chǎn)路線圖，并正式啟動相關(guān)工作。正如上文所言，三星正在量產(chǎn)第五代10納米級DRAM，并計劃在今年實現(xiàn)第六代產(chǎn)品的量產(chǎn)，在確定了明年開發(fā)第七代產(chǎn)品的時間表后，三星最終選擇了VCT DRAM作為第八代產(chǎn)品的開發(fā)方向。
SK海力士自然不會在新一輪技術(shù)競賽中落后，該公司采用垂直柵極（VG）技術(shù)。去年在“VLSI 2024”大會上展示了5層堆疊3D DRAM原型，并宣布實現(xiàn)了56.1%的良率。
其研究論文，指出實驗中的3D DRAM顯示出與目前使用的2D DRAM相似的特性，這是海力士首次披露其3D DRAM開發(fā)的具體數(shù)據(jù)和運行特性。此外，海力士還在研究將IGZO材料應(yīng)用于3D DRAM，以解決帶寬和延遲方面的挑戰(zhàn)。IGZO是由銦、鎵、氧化鋅組成的金屬氧化物材料，大致分為非晶質(zhì)IGZO和晶化IGZO。
美光在2019年就開始了3D DRAM的研究工作。截止2022年8月，美光已獲得了30多項3D DRAM專利。相比之下，美光專利數(shù)量是三星和SK海力士這兩家韓國芯片制造商的兩三倍。美光于 2023 年末在 IEEE IEDM 會議上披露了其 32Gb 3D NVDRAM（非易失性 DRAM）研發(fā)成果。不過根據(jù)外媒 Blocks & Files 從兩位受采訪的行業(yè)分析師處得到的消息，這一突破性的新型內(nèi)存基本不可能走向商業(yè)化量產(chǎn)道路，但其展現(xiàn)的技術(shù)進展有望出現(xiàn)在未來內(nèi)存產(chǎn)品之中。