近兩年,國內存儲產業發展迅速,包括NANDFLASH和DRAM。去年,長江存儲、合肥長鑫相繼宣布64層3DNAND量產、DDR4內存芯片量產,實現從0到1的突破。
今年,基于長江存儲64層3DNAND的SSD陸續上市,基于合肥長鑫DDR4芯片的光威奕Pro系列內存條也開始量產,有網友發現,事實上紫光也已于今年3月在各電商平臺上架了采用自主存儲顆粒的內存條,存儲顆粒由旗下紫光國芯提供。
圖:基于合肥長鑫DDR4芯片的光威奕Pro系列內存條
光威奕Pro系列和紫光DDR4-2400內存條的量產上市,對于國產DRAM芯片的發展具有重要的推動意義,可以預見,未來將會有越來越多采用國產DRAM芯片的內存條逐步量產。與此同時,長鑫、紫光等國內DRAM廠商還在不斷推進新技術和工廠建設。
長鑫、紫光等DRAM廠商持續推進技術發展和產能建設
雖然國內DRAM廠商近年來進展顯著,然而與國際巨頭相比還是存在極大差距,國內DRAM廠商還將繼續在技術、產能等各個方面進行不斷投入。
合肥長鑫
長鑫存儲目前已建成第一座12英寸晶圓廠并投產,是規模最大、技術最先進的中國大陸DRAM設計制造一體化企業。
2019年9月20日,合肥長鑫宣布正式量產DDR4內存。目前公司官網已對外供應DDR4芯片、LPDDR4X芯片及DDR4模組。就如上文所言,目前基于長鑫DDR4芯片的國產內存條已經量產。
接下來,合肥長鑫將推進LPDDR5,工藝升級到17nm以下。
安徽省日前發布文件表示,要求推進低功耗高速率LPDDR5DRAM產品開發。合肥長鑫將作為重點企業來研發LPDDR5的內存產品,LPDDR5是目前用在手機、平板電腦等移動設備上的最先進的內存芯片,目前僅有鎂光和三星能夠生產。
官方為其指定的計劃時間是2-3年,但實際上長鑫早已開始研發下一代DDR4/LPDDR4/DDR5/LPDDR5內存等工藝技術,預計實際完成時間會比指定時間更短。
產能方面,長鑫內存項目共有三期,第一期投資約為72億美元,預計產能為12.5萬片晶圓/月,約占全球內存芯片產能的10%。不過有消息稱,當前產能只有2萬片晶圓/月,預計今年底擴展到4萬片晶圓/月,達到全球內存芯片產能的3%。
紫光集團
如上文所述,紫光于3月在各電商平臺上架基于自主DRAM芯片的內存條,紫光國微曾表示,DRAM存儲器芯片為公司下屬子公司西安紫光國芯的產品,其DDR4及移動用的LPDDR4目前均已經量產銷售。
西安紫光國芯前身為西安華芯半導體有限公司,是在原奇夢達科技(西安)有限公司2009年5月改制重建的基礎上發展起來的。
2009年,浪潮集團收購原德國奇夢達科技(西安)有限公司,進行改制重建并更名為西安華芯半導體有限公司。2015年,紫光集團旗下紫光國芯股份有限公司收購西安華芯半導體有限公司并更名為西安紫光國芯半導體有限公司。
不過紫光國微沒有內存生產能力,產能無法保證,業界人士認為,這也是紫光在重慶建設DRAM工廠的價值所在。
2019年6月份紫光集團宣布組建DRAM存事業部,委任刁石京為紫光集團DRAM事業群董事長,委任高啟全為紫光集團DRAM事業群CEO,正式進軍內存芯片產業。
2019年8月,紫光集團和重慶市政府簽署合作協議,于重慶設置DRAM總部研發中心和12英寸DRAM芯片廠等,原先預期去年底動工,2021年量產。
然而隨著疫情爆發,投資計劃因此延后。紫光集團2020年6月表示,計劃今年底前啟動DRAM重慶廠的建設工程,預計2022年實現量產。
紫光集團的重慶工廠主要生產用于智能手機及其他設備的DRAM芯片。消息人士表示,紫光計劃10年內投資人民幣8000億元于DRAM業務。
東芯半導體
除了長鑫和紫光,東芯半導體也在推進DRAM技術研發,東芯半導體的DRAM產品,包括DDR3和LowPowerDRAM。東芯半導體副總經理陳磊對電子發燒友表示,目前公司也開始下一代低功耗DRAM的產品研發,相信我們的LPD4x的產品將會面世。
東芯半導體作為Fabless芯片企業,聚焦中小容量NAND、NOR內存芯片的設計、生產和銷售,是目前國內可以同時提供NAND/NOR/DRAM設計工藝和產品方案的本土存儲芯片研發設計公司。
三星、美光等國際巨頭不斷推進DRAM新產品、新工藝發展
目前在全球DRAM市場上,三星、SK海力士、美光三大廠商占據95%以上份額。根據集邦咨詢預測,2020年,MobileDRAM在智能手機中有15%左右的成,這三家大廠2020年DRAM的出貨也將增長。
三星
三星率先將芯片制造中最先進的EUV工藝用到了DRAM內存顆粒的生產中。
2020年3月25日,三星宣布已經出貨100萬第一代10nmEUV級(D1x)DDR4DRAM模組,并完成全球客戶評估,這將為今后高端PC、手機、企業級服務器等應用領域開啟新大門。
三星表示,將從第四代10nm級(D1a)DRAM或高端級14nm級DRAM開始全面導入EUV,明年基于D1a大規模量產DDR5和LPDDR5內存芯片,預計會使12英寸晶圓的生產率翻倍。
三星量產的第一代EUVDDR5DRAM單芯片容量為16Gb(2GB),地點是平澤市的V2線。根據三星此前的預判,EUV將幫助公司至少推進到3nm尺度。
在高性能方面,三星推出第三代高帶寬存儲器HBM2EFlashbolt,該產品通過在緩沖芯片頂部垂直堆疊8層1y16GB的DRAM裸片,通過TSV進行精準排列和互聯,實現容量為前代產品的2倍,性能和電源效率得到顯著提高,主要用于高性能計算機系統、AI數據分析和最新圖形系統。
美光
2019年8月,美光大規模量產1Znm16GBDDR4DRAM,與上一代相比,性能提高85%,內存密度提高一倍,下一代技術分別為1α、1β和1γnm,更加逼近10nm的物理極限。
美光基于1Znm的LPDDR4是移動業務產品中增速最快的,2020年將提高1Znm產品占比,美光位于臺灣DRAM的廠區預計2021年可投產。
目前美光LPDDR58GBDRAM已經開始供貨小米10。電子發燒友此前報道過,現在美光已經在主要手機制造商獲得了8GB和12GBLPDDR5的合格認證,美光12GBLPDDR5應用在摩托羅拉最新Edge+旗艦手機中。
2020年上半年,美光還將通過基于UFS的多芯片封裝(uMCP5),把LPDDR5內存應用于中高端智能手機。
不過2020年智能手機還是以LPDDR4為主流,占比達到78%,LPDDR5的份額在逐步成長中,今年LPDDR5占比將增加至11.9%。
在高性能DRAM方面,美光在最新財報說明會中宣布第二代高帶寬存儲器(HBM2)即將開始出貨,主要用于高性能顯卡、服務器處理器等高端處理器。
SK海力士
2019年3月,SK海力士最先進的產品為第三代10nm級(1Z)DRAM,1ZDRAM產品比上一代1Y生產效率提高27%。
目前SK海力士正在新工廠內建置EUV,預計下半年完工,并評估導入EUV量產1a納米級DRAM時間。在CES2020上,SK海力士推出64GBDDR5RDIMM內存模組。
在高性能DRAM方面,2019年8月,SK海力士宣布成功研發HBM2E芯片,通過TSV技術可以實現8個16GB芯片的垂直堆疊,形成密度為16GB的單封裝芯片。HBM2E支持帶寬達到每秒460GB,比HBM2芯片帶寬提高50%,容量提高100%。
三星和SK海力士是目前高帶寬存儲器的主要玩家。
總結
根據評測,基于長鑫顆粒的弈系列ProDDR43000Mhz8GB內存性能表現良好,完全可以滿足普通消費者的需求,而且在價格上更具優勢。雖然目前DRAM在技術、產能上還有國際巨頭存在一定差距,可以預見,未來隨著國產內存將會越來越多的獲得市場認可,國產DRAM芯片的技術也將會在市場實踐的基礎上,獲得更快速度的提升。
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