长江存储NAND用于Mate40,堪称芯片内循环风向标

【文/科工力量专栏作者 铁流】

11月18日,长江存储首席执行官杨士宁在2020年北京微电子国际研讨会暨ICWORLD学术会议上表示,虽然长江存储的64层3D NAND只是第一个产品,但是这颗产品已经做到了Mate40的旗舰机里面,在会议上,杨士宁还称长江存储的NAND是“出道即巅峰”。有鉴于过去几年美国政府在半导体技术上对我国进行围堵,以及国产半导体厂商实力的稳步提升,内循环已然是大势所趋,国内整机厂商和半导体产业链彼此协同合作会越来越紧密。

长江存储首席执行官杨士宁在会上

发展半导体产业必须自主研发

在拜登有望当选美国下一任总统之后,全球媒体给拜登谄媚。在我国诸多企业被特朗普制裁,且至今未能被移出黑名单之际,清华大学微电子所所长魏少军就在大会上呼吁:“中国半导体火热的有点过头,有点不像话。我们要防止极端主义和封闭思想,不能用代替思维作为发展的主旋律,主旋律应该是开放、合作”,铁流认为,这种观点这未免过于一厢情愿了。

先不提拜登是否会把特朗普的政策全部废除,单从过去几年的实践来看,半导体产业技术引进满地是坑,发展半导体产业必须自主研发。

过去几年,国内企业从IBM、ARM、高通、格罗方德、联电、TowerJazz等厂商引进技术,虽然投入了巨资,但这些引进项目结果并不理想:从IBM引进技术的宏芯曾经闹出欠薪风波,与ARM合资的ARM中国闹出换帅风波,购买ARM授权的麒麟芯片因制裁而绝版,从高通引进技术的华芯通则直接关门,与格罗方德合资的成都格芯在停摆2年后只能找接盘侠,从TowerJazz、东芝等厂商引进技术的德淮/德科码也陷入休克,晋华则也陷入联电和镁光的知识产权纠纷……上述很多都是投资几十亿、上百亿的项目,之所以最后惨淡收场,和技术引进有着密切的关系。

相比之下,长江存储则依靠自主研发,用短短3年时间实现从32层到64层再到128层的跨越,3年完成国外大厂6年走过的路。其实,早年紫光也尝试过技术引进,试图收购或入股镁光、闪迪、SK海力士等厂商,但这些尝试均无疾而终。在海外收购频频碰壁的同时,紫光在境外持续高薪寻找优秀的人才,并严格遵守国际商业的道德规则,“只带人不带文件”,坚持“自己的技术要靠自己研发”,紫光集团还聘请了在中国台湾省有“存储教父”之称的高启全。在整合两岸技术团队之后,长江存储开启了自主研发之路,并在2017年完成32层NAND的小批量生产,在2019年完成了64层NAND量产。

值得一提的是,长江存储独创的Xtacking架构具有一定比较优势。其64层的3D NAND得益于Xtacking技术,使得产品开发时间缩短三个月,生产周期可缩短20%,NAND I/O速度大幅提升到3.0Gbps,比传统3D NAND拥有更高的存储密度。这使得长江存储的64层的3D NAND单位面积的存储密度可以接近国际大厂的96层3D NAND。下一步,长江存储会跳过96层NAND,直接研发128层NAND(公开信息显示,长江存储已经推出128层NAND——科工力量注),届时,国产存储芯片与国外大厂产品的技术差距会进一步缩短。

从华芯通、德淮/德科码、成都格芯、晋华等案例来看,在当下这个大环境下,与外商合作或并购的技术引进模式很难走通,与其并购或技术合作,不如直接挖人,组建自己的团队自主研发。毕竟,技术是随着人走的,人才是一家半导体企业最宝贵的财富。实践证明,合资或购买授权的技术引进路线是走不通的,所谓的“融入国际主流”只是依赖洋技术的遮羞布,即便是华为这样的明星企业也要遭遇麒麟芯片绝版的窘境。发展半导体产业要以自主研发为主,即便是进行合作,挖人也是优于购买授权或合资的选项。

市场份额与外商差距明显 设备原材料受制于人

诚然,长江存储的64层3D NAND被用于Mate40值得庆贺,但长江存储在技术上和商业上与外商的差距还是比较明显的。就商业市场份额而言,日韩厂商依然处于优势地位。

在2020年第三季度,三星NAND存储芯片收入为48.5亿美元,市场份额达到33.3%,恺侠的NAND存储芯片业务营收为31.1亿美元,市场份额21.4%,西部数据NAND存储芯片业务营收20.8亿美元,市场份额为14.2%。SK海力士NAND存储芯片业务营收16.5亿美元,市场份额为11.3%,镁光NAND存储芯片业务营收15.1亿美元,市场份额为10.3%。相比之下,长江存储的产能仅占全球NAND总产能的1%。就技术水平而言,长江存储目前商业化量产的为64层3D NAND(TLC),128层NAND还未商业化量产。作为对比,镁光已经推出176 层 NAND。国产NAND想要实现逆袭还有很长的路要走。

必须指出的是,长江存储在原材料、设备等方面对外商有较大依赖,在实现不被卡脖子方面依然任重道远。在半导体设备上,西方厂商占据垄断性地位,国内设备商只占据市场5%左右的份额,短期想要打造先进工艺全国产化生产线的难度非常高,这并非是一两家企业的问题,而是整个行业乃至工业基础上存在差距。这不是行政指导定几个指标就能实现的,必须十年如一日兢兢业业搞研发,才有希望循序渐进,一步一个脚印提升设备的国产化水平。

另外,购买到设备并非一劳永逸,正如大家的汽车在使用中需要保养,这些高端大气上档次的半导体设备,也是需要持续“保养”的,国外设备大厂都会有技术人员驻工厂提供技术支持,一旦国际局势风云突变,外商会撤走所有技术支持,晶圆厂会陷入非常尴尬的境地,这方面最典型的例子就是福建晋华。当下,国内企业最需要的是时间,低调做事,以十年为单位逐渐提升生产线的国产化水平。

此前,《日经亚洲评论》报道,长江存储准备将国内设备替代率从30%提高到70%。之后,长江存储回应称,没有设定国产设备比重目标。铁流认为,就实现设备国产化替代而言,是当下必须做的,比较合适的方式的循序渐进。长江存储之所以否认,主要是怕这种数字化指标受人诟病,容易引来西方政客的关注,进而引火烧身。

虽然长江存储在技术上和市场上与外商具有差距,但能够在量产存储芯片的同时,又努力提升设备的国产化水平,堪称低调干事、实业报国的典范。

结语

不久前,紫光集团13亿债券违约,评级被下调,很多媒体纷纷唱衰。这主要是因为紫光摊子铺得太大,芯片又太烧钱。

相对于那些“芯骗”项目,紫光是为数不多的实干企业,在手机芯片上有展锐,NAND方面有长江存储,在DRMA方面有西安紫光国芯,FPGA方面有紫光国微……而且都取得了一定成绩。摊子铺的大的结果就是异常烧钱,而芯片恰恰是投资周期漫长的产业。从历史上看,韩国三星、SK海力士等厂商就曾经亏损近20年才超越日本存储芯片厂商,长期的亏损是半导体产业后来者所必须经历的,数年前,赵伟国就表示计划筹集3700亿元为未来5年准备充足的“弹药”,显然是对此有着深刻的认识。其实,早些年的京东方也如此,甚至被一些人调侃为“A股亏损王”。相信随着时间的推移,紫光也能像京东方那样逐渐走出来,为实现芯片的国产化替代贡献力量。

紫光的债务问题主要还是因为摊子铺的太大,且芯片太烧钱,而追赶国外芯片寡头的又太过艰难,很多时候紫光做出了芯片,却因为成本、性能、品牌等方面的因素,不被下游厂商采购,这使得紫光投资的芯片项目造血功能暂时有限,只有特定市场的企业才会采购紫光的芯片。其实,在长江存储的64层3D NAND被用于Mate40之前,国内厂商就以龙芯和申威CPU研发SSD主控芯片,然后配合长江存储的存储芯片开发完全国产化的固态硬盘,只不过这种SSD主要用于特定市场,在商业市场很难看到而不为人所知。

本次,长江存储的64层3D NAND被用于Mate40的旗舰机里面则是一个非常好的信号。对于华为等国内厂商而言,由于美国制裁的影响,必然会越来越重视可以实现内循环的芯片供应商,特别是在麒麟芯片绝版,荣耀手机出售给深圳国资之后,展锐的SoC,长江存储的NAND等芯片都有可能列入华为或荣耀的备选项中。联想、小米、OPPO、VIVO等厂商也可能会跟进。未来,国内半导体产业链彼此协同合作会越来越紧密。相信有朝一日,国人会自豪的说,应该给特朗普一吨重的勋章,以表彰其在中国芯片国产化替代方面的“贡献”。

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