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什么是DRAM?和NAND的区别,合肥长鑫存储芯片

时间:2020-4-3 10:24:39  作者:  来源:  查看:128  评论:0
众所周知,芯片是中国进口的最大项,一年超过3000亿美金,而其中有超过800亿美金来自于内存芯片:即DRAM芯片和NAND芯片。

DRAM芯片主要用于存储app运行时的缓存,NAND芯片主要用于存储照片、视频等大容量资料, 一部起步的iPhone 11 ,就由4GB DRAM 芯片和64GNAND芯片组成手机的信息存储系统。

在半导体系列第一篇中,我们介绍了长江存储,中国的NAND芯片的攻坚者。而相比NAND 芯片,DRAM芯片价格波动更为剧烈,门槛也更高,让中国花了整整20年时间,才在这个领域攒出了一只可用之师:

兆易创新+合肥长鑫

而这只可用之师,却是在中国DRAM产业的诞生、衰落中接力重生,才让中国不至于交白卷。

Part 1. 甜蜜的起步

2000年,回到大陆着手创立中芯国际的张汝京做了一个决定:新生的芯片制造公司,不光要代工逻辑芯片,更要做DRAM型存储芯片。

做出这个选择原因在于,对岸虎视眈眈的台积电专注于逻辑芯片,并不重视存储芯片,选择一片新天地无疑能提升新生公司的存活率。

虽然没有台积电的竞争,但DRAM芯片生产以一体化IDM为主,三方代工规模不大,要找到市场并不容易。好在中芯国际还是找到了自己的盟友:英飞凌。

这家欧洲厂商对寻找东方代工伙伴的兴趣出奇的高,与台湾地区的南亚科(Nanya Technology Corp)、华邦(Winbond)都合作甚密,对大陆更是兴趣满满。在2002年,开启和中芯国际的合作后,英飞凌先后转让了0.14微米和0.11微米技术,让中国芯片制造技术迅速走向快车道。

如此敞开的合作,主要是欧洲厂商在资本市场不比美国发达,又没有韩国的举国体制,在价格战频繁、投资规模巨大的DRAM芯片领域只得借助外部力量来抗衡财大气粗的对手。英飞凌DRAM的执行总裁 Harald Eggers博士对此非常直接:“与中芯国际的合作,使我们无须增加生产厂的投资就可增长DRAM的业务。”

不久后,双方合作进入蜜月期,2006年英飞凌的DRAM部门分拆上市,顺利在纽交所敲钟,新上任的负责人罗建华(Kin Wah Loh)是一位对中国文化颇有感情的马拉西亚华裔,他给拆分的新公司取了一个融汇了东西方文化的名字:奇梦达(Qimonda),其中“Qi”意为呼入与流动的能量,即汉语中的“气”,而奇梦达招股书扉页上,则印上了一位美丽的东方女工程师,坐在DRAM芯片堆成的金字塔旁微笑。


奇梦达招股书扉页

同期的中芯国际则成为中国大陆最大的DRAM芯片供应商,具有月产能8英寸2万片的生产能力。这意味着在大陆消费类电子和家电市场,中国内存芯片市占率超过30%,并且技术水平上获得了奇梦达90nm的技术转让,几乎和三星站到了一个赛道。

Part 2. 南柯一梦

最担心的还是来了,2006年8月,因为知识产权上的纠纷,老对手台积电在美国加州法院提起了针对中芯国际的诉讼,索赔高达10亿美金,中芯国际被迫卷入了与代工霸主的漫长诉讼。

而另一边,奇梦达也出事了。首先是经营上的暴击,2007年,DRAM市场需求严重供过于求,价格一路暴跌75%。价格的危机还没解除,全球金融危机就接踵而至,陷入经营困难的奇梦达转头又陷入了融资困境。

虽然罗建华对外还在宣称“我们增长趋势健康,我们不会坐在卖不出的内存芯片堆上。”然而2018年上半年,奇梦达已经亏损超过10亿欧元,在母公司英飞凌和德国政府的拒绝了援助后,只能开始转向和债主谈判,2009年1月23日,独立三年都不到的奇梦达在绝望中走到了尽头。

奇梦达破产后,技术果实被迅速分食。中国的浪潮集团一度在山东国资委的支持下想来接手,最终只抢到了奇梦达在中国的设计团队,这只团队被改名西安国芯,后来又被转卖给了对存储芯片颇为感兴趣的紫光集团。

奇梦达最珍贵的专利技术,被母公司英飞凌收购,可惜的是,英飞凌几年后见自己重新进入DRAM行业无望,就索性以跳楼价打包卖给了加拿大的专利倒卖公司Polaris Innovations Limited(北极星公司)。但谁也没想到,多年以后,Polaris 会成功的把这些专利转手卖给一个神秘的东方买家。

盟友的陨落,让中芯国际显的独木难支,2009年底,在台积电咄咄逼人的诉讼下,中芯国际签下了“割地(转让股份给台积电)”、“赔款(支付和解金)”,“走人(张汝京离职)”的屈辱条约。接二连三的打击下,新CEO王宁国黯然宣布,从2010年1月1日开始,全面停止DRAM的研制与生产,中国第一个成规模的DRAM产业,走到了尽头。

在中芯国际火热的那些年,一位在纽约州立大学毕业后,已经在美国半导体工作了快5年,当上了主管的年轻人,感受到了祖国芯片产业的萌动,决定回国创业。这位叫朱一明的年轻人,在美国时曾注册过一家名叫“GigaDevice Semiconductor Inc” 的公司,Giga,在英语中有10亿,一兆的意思,于是,2005年,在中国北京,一家名叫兆易创新的公司就此诞生,并且在奇梦达破产的那一年,异军突起。

Part 3. 兆易的梦想

最初的兆易创新也是小打小闹,直到金融海啸的袭来带来了一个市场机会:Nor flash。

主流的存储芯片是DRAM(内存)和 NAND (闪存)两种,占据了90%以上的市场,但存储器还有一个细分小市场(占比3%不到):Nor flash。这个存储器由于不像主流存储芯片,每年容量都提升迅速,性能上来说写入速度也偏慢,因此并不受重视,但是胜在读取速度快,能够用于嵌入式系统中存储小段代码,始终有一定市场。

由于金融危机的冲击,最大的NOR Flash供应商飞索半导体于2009年申请破产保护,第二大供应商三星决定集中精力研发主流存储芯片,逐步淡出Nor flash。

面对市场巨头退出让出的市场空档,兆易决定抓住机会研发Nor flash,短短几年就一跃成为全球第六大Nor flash 供应商,并在2016年以存储芯片第一股的姿态,登陆A股市场。

有了资本市场平台,Nor flash 这种狭小的市场就不再能满足兆易,仅仅上市32天的后,一宗并购方案就被抛了出来,目标直指DRAM。

这宗收购案的对象是:ISSI,世界第八大DRAM设计厂商。拿下它,可以获得进军DRAM界的技术和市场渠道门票。

虽然ISSI是一家美国公司,但兆易创新却对收购十拿九稳,原因很简单:ISSI在一年前已经被中国财团买下后从纳斯达克退市。既然是国内自己人左手倒右手,只要价钱合理,相想必不会是难事。而且兆易创新也开出了颇有诚意的价码:65亿,这比一年前ISSI私有化花的51.46亿足足多了13.54亿。

然而实际上却事与愿违,这宗被一致看好的收购案,在拖沓了近一年后,却画上了句号。ISSI 只是一家DRAM设计公司,代工主要由台湾的南亚科完成。南亚科在获悉了兆易和ISSI的交易后,担心兆易掌握了设计后进军制造领域抢它的饭碗,便威胁,如果ISSI 要委身兆易,他们就会拒绝为ISSI代工。

此时,大陆的DRAM代工厂已经全军覆没,而海外即使有人愿意接代工也要数年的准备,ISSI面对南亚科的威胁可以说是毫无办法,一旦南亚科真的撂挑子,ISSI就要立刻停摆,别无它选的之下只能妥协,放弃了和兆易的联姻,最终辗转中在2019年卖身北京君正。

由于没有产业链话语权,两个中资控股公司的合作,竟然被自己的供应商搅局,不得不说给中国DRAM产业的前景抹上了一层灰色。

直到2017年,兆易创新对外公布的一纸合作协议,曙光才照了进来。

Part 4. 合肥的接力棒

这纸合作协议的对象是合肥政府。

合作内容十分诱人,合肥政府和兆易一起出钱建设专攻DRAM代工的合肥长鑫鑫项目,合肥政府先出3/4的钱, 兆易后出剩下1/4的钱,合肥长鑫的运营由兆易来做,之后长鑫要是成了,合肥政府的股权就由兆易收购。

简单的来说,合肥政府跟兆易商量,咱俩一起干件大事,你别怕亏本,启动资金我出大头,之后要是办成了,我就收个成本和辛苦费,胜利果实还是你的。

为什么合肥要抛出这样一根大胡萝卜,原因也很简单,合肥号称中国家电之城,但如果要让家电产业进一步进化,那上游的半导体的发展自然要跟上,为此在2016年,合肥长鑫项目启动,以期带动整个城市的半导体产业。

可DRAM存储芯片终归是一个耗资巨大的行业,资金起步就是百亿级别的,比如长鑫一期,预计就要投入180亿。可这点钱在存储芯片市场也不过是听个响而已,要知道,国际DRAM三巨头中最小的美光科技,2019年一年的资本支出都有97.8亿美金,是长鑫一期投资的4倍。

很明显,一个存储芯片制造项目,如果只靠地方政府硬撑输血,不调动社会资本,只怕最后也要把血流干也未必有胜算。

因此,不如找一个熟悉产业规律,又有资本市场经验的项目方来牵头做,政府提供启动资金就好,反正最后项目成了,政府可以收获一个周边配套产业链和就业税收。这种套路合肥政府可以说非常熟悉,10年前花60亿让京东方落户了合肥,如今花个百把亿把兆易拉下水自然也是轻车熟路。

在兆易和合肥政府打的火热的时候,刚刚成立2年的国家半导体大基金, 也发现了兆易。大基金此时正在四处寻找愿意填补DRAM制造空白的企业,很快以14.5亿入股兆易11%的股份,中央、合肥、兆易三方的至此会师。

有出力的、有出钱的,还有中央撑腰,项目很快就开始运营起来。2018年上半年,长鑫一期的厂房落地,设备也陆续到位。主要困难就是技术问题了。

DRAM一方面作为芯片,研发难度较大,另一方面,专利墙也是一道难以逾越的门槛。福建省启动的DRAM项目就因为与美光的专利诉讼战最终进入搁置,合肥该如何迈过这道坎呢?

这个谜底,在2019年底才被揭晓:当年收购奇梦达专利的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。

根据朱一明描述,这个专利包足足有一千多万份有关DRAM的技术文件及2.8TB数据,让长鑫有了技术研发的本钱。曾经的盟友,给了中国DRAM行业最后一次助推。

除了曾经盟友的技术传递,还有一个人也在长鑫和兆易的会师中起到了不可忽视的作用,那就是当年宣布中芯国际退出DRAM的王宁国。在担任中芯国际CEO一年后,让公司扭亏为盈走出危机的王宁国离开了中芯国际,自此淡出大众视野,当他再次走上舞台时,身份已经变成合肥长鑫的CEO,并利用自己的影响力,重新汇聚起了当年中芯国际DRAM的力量。

2018年7月,在合作协议签署快一年,合肥长鑫正式投产的日子, 王宁国宣布辞去长鑫的CEO之职位,交棒给朱一明,而朱一明也辞去兆易的CEO,开始集中精力于长鑫,两代半导体人,至此完成了交接。

在资金、技术、和追梦者的合作下,2019年9月份合肥长鑫宣布量产8Gb颗粒的国产DDR4内存,同月,兆易创新启动了43亿的定增计划,准备募资投入DRAM的研发生产。

10年前骤然梦醒的DRAM 存储芯片之梦,10年后,该重新再来一次了。

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