首顆國產DRAM芯片的技術與專利,合肥長鑫存儲的全面深度剖析

2019年11月15日 作者:asdwwa46504

存儲芯片已經成為全球珍貴的戰略資源,國內從過去完全缺席的困境,經歷三年焚膏繼晷的研發,已陸續在 3D NAND 和 DRAM 上打破國際壟斷。

論壟斷勢力,DRAM 產業尤為嚴重。相較于 3D NAND 在國際間仍有六大供應商可以選擇,DRAM 產業卻被三星、SK 海力士、美光三大供應商試圖守得滴水不漏。

這三家巨頭都是左手 DRAM、右手 3D NAND,三星還有手機、白色家電等一線品牌,SK 海力士更是隸屬于韓國 SK 通信集團,兩家背景都是家大業大的豪門貴胄。

(圖:DeepTech)

中國自主研發 DRAM 芯片宣告量產

無論三大陣營如何滴水不漏的防備,努力與毅力仍是有水滴石穿的一天。

2019 年 9 月 19 日合肥長鑫存儲宣布自主研發的 8Gb DDR4 芯片正式量產,采用 19 納米工藝打造,繼長江存儲打破全球 3D NAND 壟斷后,DRAM 市場也被長鑫存儲以水滴石穿的毅力,硬生生劈出一條縫來。

長鑫存儲的主要股東為合肥市政府與北京兆易創新,以 4 比 1 投資份額所組成。

長鑫存儲對問芯Voice 表示,合肥 12 寸晶圓廠分為三期,第一期滿載產能為 12 萬片,預計分為三個階段執行,第一階段要完成單月 4 萬片,目前為 2 萬片,2020 年第一季底達到 4 萬片,這 4 萬片都將是 19nm 工藝芯片。

第一期廠房的第二、三階段則是規劃朝 8 萬片、12 萬片的里程碑邁進,會視研發進程、產品良率、市場需求來決定投產速度。

(圖:DeepTech)

(圖:DeepTech)

19nm、17nm將技術二連發

在技術研發上,長鑫存儲第一代技術為 19nm 的 8Gb DDR4 芯片,第二代為 18nm 工藝技術,但公司并未打算量產 18nm 技術,下一個量產的技術將會是第三代的 17nm 工藝。

長鑫存儲告訴問芯Voice,17nm 相較于 19nm 的 DRAM 芯片,技術上的最大不同在于 17nm 可能會導入 HKMG 技術,可以讓芯片更輕薄、體積更小。

HKMG 技術最早是英特爾在 45nm 工藝上采用,之后被臺積電等邏輯技術大廣泛采用,但因為 high-k 金屬柵極形成后,溫度會較高,加上 DRAM 芯片結構的限制,多年來要導入 HKMG 技術一直不容易。

相較于臺積電已經導入 7nm、5nm 工藝,為什么 DRAM 工藝才“停留”在 19nm、18nm、17nm 工藝階段?

存儲業者表示,DRAM 芯片的晶體管是邏輯芯片的數倍,DRAM 芯片做到 19/18nm 時,已經和邏輯工藝 10nm/7nm 的晶體管數量差不多,因此,邏輯工藝和 DRAM 工藝不能放在同一個天秤上比較。

長鑫未來計劃從第一代的 19nm,轉進第三代的 17nm 工藝,技術上是不小的演進,但優勢是,這兩代技術只有約 20%~30% 的機臺設備不一樣,其他設備都可以延續使用。

(圖:DeepTech)

(圖:DeepTech)

如何避開國際大廠的專利地雷?

長鑫存儲量產的 DRAM 芯片打破國際壟斷局面,更是中國半導體產業的重要突破。然而,業界最好奇的是,長鑫的 DRAM 芯片是否能成功獲得國際大廠的專利雷達檢視?

DRAM 芯片最早是英特爾、得州儀器等美國大廠的天下,之后經歷了日本存儲大廠的百花齊放到產業沉寂,連最后一家 DRAM 芯片大廠爾必達都倒閉,韓國更是趁勢而起。

業界曾說,DRAM 芯片最難的門檻不是在技術,而是難在規避復雜的專利網,過去幾十年來,美日韓國際大廠已經在 DRAM 專利上布下天羅地網,因此要規避所有專利而成功設計出 DRAM 芯片,難度非常高。

長鑫存儲已經披露,其 DRAM 技術的根基是源自于當年德國的奇夢達 Qimonda。

早年,全球 DRAM 技術分為溝槽式和堆疊式兩大技術陣營,奇夢達是溝槽式技術唯一傳人,很多人認為溝槽式技術的瓶頸和高成本,是將奇夢達推入命運終結的主因,但奇夢達在倒閉之前,已成功開發堆疊式技術:Buried Wordline 技術。

當時業界認為 Buried Wordline 的堆疊式技術,其競爭力甚至優于三星等存儲大廠。可惜,找到續命配方,但等不到續命丸被大量制造的那一天,奇夢達仍舊是回天乏術。

奇夢達留下了第一代 46nm 的 Buried Wordline 技術,以及之后到 1xnm 技術工藝的研發路徑。

長鑫存儲買下了當初奇夢達留下的 1000 萬份關于 DRAM 技術的文件,目前已經在中國申請 600 多件專利,另外有上千件專利正在審核中,估計未來 2~3 年時間,手上可以累積到幾千件的專利數量。

(圖:DeepTech)

一般談到專利問題,會分為專利和營業秘密兩個部分,后者牽涉到營運管理體系,當初福建晉華被美禁運,其實無關專利,而是營業秘密問題遭到制裁。

就專利部分,存儲專家對問芯Voice表示,長鑫可以去買奇夢達留下來的技術文件,從中獲得的是know-how,而非專利,透過這些know-how轉變成研發技術的過程中,再去申請或避開已經被國際大廠圈住的專利范圍。

?

存儲專家也認為,長鑫透過奇夢達留下的 buried wordline 技術,是可以為自己打造一套自有的專利金鐘罩,但是否能全然規避所有的國際大廠專利?可能未來 2~3 年內都不會有答案。

因為芯片一但量產導入客戶端后,等于是攤在陽光下讓大家檢視,但即使有踩到國際大廠的地雷,三星、SK 海力士等未必會這么快出聲。

通常要發起一場專利大戰戲碼,得經過“養、套、殺”過程,估計國際大廠不會這么早出手揭底牌。

因此,在初期自己累積專利數量和含金量的實力很重要,未來國際大廠如果要發動專利戰,手上也可以有足夠的專利實力來應對。

三星18nm傳被亞馬遜退貨且求償

除了專利門檻,很多人質疑 DRAM 技術很難發展至 10nm 以下,其實在 20nm 以后,DRAM 技術難度已經大大提高,這是一則以喜,一則以憂。

雖然技術難高是值得憂慮的,但面臨微縮瓶頸,會是新進者的一個優勢,跑在前面的都慢下來了,自然有拉近彼此距離的機會。

三星 18nm 工藝的服務器 DRAM 芯片,之前就因為質量問題,傳出遭到亞馬遜退貨,甚至是巨額求償,可以看出?DRAM 技術進入 1xnm 工藝以下之后,每一步都是挑戰。

(圖:DeepTech)

首波受沖擊是利基型DRAM供應商

未來長鑫存儲的量產,受到最大沖擊的會是利基型 DRAM 供應商,像是臺灣的南亞科、華邦等,初期他們在利基型 DRAM 市場上恐會有一陣交鋒,而三星、 SK 海力士、美光三大陣營目前重心都已轉到云服務器上,這塊市場的認證期會很長,且通常會等到能穩定大量供貨后,才會賣入此市場。

利基型 DRAM 芯片主要用在包括電視機、計算機、通信網路設備、低端智能手機等。

在客戶方面,長鑫存儲第一批客戶會以計算機、消費性類別為主。

長鑫存儲是合肥打造“芯片之城”之首,合肥除了聚集顯示屏大廠京東方、晶圓代工廠晶合、IC 設計公司聯發科、群聯等,聯想與合肥市政府合資的聯寶電子,更是安徽合肥的重點企業,估計長鑫量產后的 DRAM 芯片,首批客戶一定會有聯寶。

tracer ?? 比特币3分赛车计划 做小龙虾怎么赚钱吗 内蒙古彩票快3 走势图 360街机电玩城手机版 骰子大小概率计算工具 6复5多少注 广州办小超市赚钱吗 世界杯投注 pk10软件哪个好用 在国外开服装厂赚钱吗 滑板店靠什么赚钱 天天捕鱼达人破解版 湖北快三预测号