10月30日,美國商務部突然發難,以威脅國家安全為由,將中國存儲芯片制造商福建晉華集成電路實施緊急禁售令,禁止美國企業向后者出售零部件、軟件和技術產品。這是今年繼中興以來,美國政府對中國半導體企業實施的第二例禁售,相比中興,對晉華的指控和制裁顯得尤為無理。
隨后,又爆出聯電暫停與晉華的技術合作;多家半導體設備公司停止與晉華的商業合作;美國司法部宣布,對晉華及其聯電提起訴訟,指控兩家公司涉嫌竊取美國存儲芯片公司美光科技的知識產權和商業機密。這場由專利糾紛為起點的存儲之戰,儼然成為了晉華之殤,背后更折射出存儲器產業壟斷暴利之痛。
壟斷導致的存儲產業暴利
全球存儲器市場是一個千億美金量級的市場。多家市場研究機構的數據顯示,2017年收入規模達到1,319億美元,占半導體行業收入的30.1%,主要驅動力包括智能手機和數據中心服務器。存儲器市場與整個半導體行業一致,景氣度隨供求關系呈周期性變化。
通過多年行業整合,行業呈現寡頭格局。2018年第一季度,DRAM存儲器行業實現營業收入232億美元,三星、SK海力士、美光三家分別占據46%、27%、23%的市場份額,前三甲合計市占率超過95%。2018年第一季度NAND存儲器行業規模136億美元,三星、東芝/西部數據、SK海力士、美光分別擁有42%、29%、13%及12%的市場份額。NOR方面,旺宏目前市占率最大。
壟斷導致的暴利,是目前全球存儲器行業面臨的最大問題。2009年-2012年德國奇夢達和日本爾必達相繼倒閉,存儲市場形成三星、SK海力士、美光、東芝/西部數據四強割據。壟斷加劇供求失衡,導致價格上漲,2018年第二季度三星、SK海力士、美光DRAM業務的營業利潤率分別達到創紀錄的67%、61%和62%。存儲器價格的上揚導致我國下游華為、聯想、小米等消費電子品牌商成本上升,并成為推高智能手機售價的主要原因之一。
如何終結行業壟斷暴利?一個最直接的手段就是反壟斷制裁。
由于存儲器行業寡頭競爭明顯,歷史上存在行業巨頭們利用市場地位操縱價格,謀取巨額利潤的現象,多個監管機構對此發起相應的反壟斷制裁:
2006年,美國司法部便曾以1999-2002年操縱市場價格為由,向三星、爾必達等五家企業提起訴訟,共計罰款約7.3億美元;
2010年,歐盟向三星、英飛凌、SK海力士等開出總額3.31億歐元的巨額罰單,指控這些企業在1998-2002年間,通過組建一個企業聯盟來操縱內存價格;
今年5月31日,中國反壟斷機構派出多個工作小組,正式對三星、SK海力士及美光三家企業展開立案調查。若指控成立,根據三家企業自2016年至今在中國市場的銷售行為,最高或將面臨80億美元罰款。
全球主要存儲制造商與中國三大存儲廠商情況對比,技術差距明顯
三星電子是全球最大的存儲器制造與銷售廠商。2017年DRAM產品全球市占率44%,NAND全球市占率39%。主要業務包括移動通信+消費電子業務(2017收入占比63%),DRAM(2017年收入占比15%),NAND(2017年收入占比9%)。受益于自 2016年第二季度起存儲器市場前所未有的景氣周期推動,公司凈利潤2017/2018年實現60%/32%增長,2018年第一季度公司營業利潤率達到26%的歷史高位。存儲技術路線方面,三星1y產品從2018年上半年開始量產,目前正在進行客戶驗證。目前1x產能占比達到50%,公司預計,到2018年底1x以及1y合計產能占比將達到70%。此外三星西安廠二期將于2020年開始量產。根據市場一致預期,三星2019/2020年凈利潤同比增速為-2%/5%。
SK海力士主要業務包括DRAM(2017年收入占比76%),NAND(2017年收入占比22%)的制造與銷售。受益于DRAM及NAND價格的上漲以及數據中心等需求增加,公司2017/2018年兩年收入分別增長75%/41%,公司營業利潤率從2016年第四季度開始轉正,在2018年第二季度達到歷史高位54%左右。在DRAM方面,公司預計2018年下半年1xnm將成為主流節點,計劃1ynm產品年內出貨。NAND方面,目前64層3D NAND已大量出貨,還將推出96層3D NAND。受行業下行周期影響,根據市場一致預期,公司2019/2020年凈利潤分別同比下降7%/1%。
美光是全球第3大存儲器廠商,2017年DRAM全球市占率23%,NAND全球市占率11%。是全球主要業務包括DRAM(2017年收入占比73%),NAND(2017年收入占比26%)的制造與銷售。受益于DRAM、NAND價格的上漲以及數據中心等需求增加,公司2017/2018年兩年收入分別增長84%/33%,營業利潤率從 2017年第一季度開始轉正,在 2018年第二季度達到49%的歷史高位。在DRAM方面,公司預計2018年下半年1xnm將成為主流節點,計劃1ynm產品年內出貨;NAND方面,目前64層3D NAND已大量出貨,公司還將推出96層3D NAND。根據市場一致預期,公司2019/2020年凈利潤同比下降13%/11%。
中國三大存儲制造商發展狀況
長江存儲(YMTC)是中國目前投資額最大的NAND閃存制造商。公司表示計劃項目一期2018年建成投產,實現零的突破,成功進入市場;2019年實現正毛利;2020貢獻月產能10萬片,2023年年產值達1000億人民幣。公司自2014年起進行3D NAND研發,目前進展順利;2015年9層測試芯片驗證成功,2016年32層測試芯片設計完成,2017年第1代32層芯片設計完成。今年研發成果也相當豐富:第2代64層芯片設計完成,同時32層芯片達到企業級標準,64層芯片試片成功。
合肥長鑫(Hefei Innotron)2018年第一季度已完成設備安裝,一期計劃產能為125kwpm,三期全部滿產產能為375kwpm。第一階段做基于19nm平臺的8GB LPDDR4產品,主要應用為智能手機,目前已開始投產,預計年底良率可達 10%,明年底良率可達80%左右,實現大規模量產。據中金證券分析師測算,合肥長鑫一期滿產后,基于現階段每片晶圓可切割的容量數以及移動DRAM的單價,在良率以及產能利用率100%的情況下,每年產值可達到66億左右美金。但分析師認為,由于初期良率較低、產能處在爬坡狀態、折舊攤銷等固定成本高昂,另外,加入廠商相較海外大廠存在技術上的差距,每單位容量平均的可變成本也會相應增加。因此初期運營廠商會承受很大虧損的壓力。
福建晉華項目一共4期,每期設計DRAM產能60kwpm,總計240kwpm。公司預計整體4期滿產后可帶來500億人民幣的產值,1期收入可在15-16億美金。目前規劃第一階段主要做25nm 4GB DDR4/DDR3產品,爭取2018年研發成功,后續會繼續研發1xnm產品。2020年逐步從25nm產線轉移至1xnm,2022年爭取全部轉入1xnm制程,產能達到240kwpm。顯然此次晉華之殤將拖累其量產進程。
從以上幾家中外存儲制造商發展情況來看,技術差距仍然很大。
在DRAM領域,為了獲得更快的速度與更低的能耗,DRAM一直緊隨摩爾定律腳步進行尺寸縮微,若采用 EUV光刻,制程可微縮至10nm量級。目前,行業前三甲三星、SK海力士及美光都處于完成1xnm制程轉換或在轉換過程中的階段。具體來看:
三星技術明顯領先,目前已有較高的1xnm制程收入占比,并積極推進1ynm制程轉入進度。平澤廠計劃于2019年開始量產10nm LPDDR 5芯片;
美光方面,原瑞晶部分已于今年二季度實現到1xnm的全部轉換,并計劃于明年轉向1znm,而原華亞科部分仍在向1xnm制程的轉換當中;
SK海力士已于2017年開始向M14廠一期產線及無錫廠開始導入1xnm制程,但由于技術壁壘較高,2018上半年良率不達預期,LPDDR4產能仍然有限。
再看中國廠商的情況,福建晉華目前僅專注于利基型DRAM的制造,技術相對落后,首先導入的產品為25nm DRAM存儲器,制程上大概落后三星3代左右;
合肥長鑫則從19nm(1x)制程切入市場,預計2020年可開始大規模量產產品。到2019年底,公司產能將達到2萬片/月,大概落后三星2-3年。
在NAND領域,由于平面微縮極限的到來,NAND存儲器轉向3D結構發展。堆疊層數增多不僅增大容量,更因為絕緣材料及空間結構變化解放了TLC技術的可靠性和壽命問題,使QLC成為可能。這一演進,大大降低了單位GB成本。
3D NAND方面,目前64層產品已經在各大境外廠商中普及,全球3D NAND的出貨量占比已經達到1/4有余。今年7月三星96層TLC V-NAND開始量產,在競爭中領先將于今年更晚時間量產96層3D NAND的東芝/西數和美光。
而我國長江存儲自主研發的32層3D NAND產品將于年底量產出貨,其今年剛發布了Xtacking技術,將幫助NAND存儲器實現與DDR4內存I/O速度,及更大的堆疊密度,并將用于明年量產的64層3D NAND產品中。大體來看,技術上落后全球大廠3年左右的時間。
終結行業壟斷暴利的另一個手段,就是積極扶持龍頭企業推進存儲器國產化進程。
雖然中國是全球最大的存儲器消費市場之一,但由于過去產業基礎薄弱。發展存儲器需要在專利技術、人才、資本等多個方面補齊短板。目前一般采取的方法是通過擁有技術的半導體企業與有資金的地方政府和半導體大基金合作的形式進行推進。
資金投入是不可或缺的因素。存儲器是典型的資本密集型行業。為了獲得制程的領先及規模帶來的低成本優勢,各廠商不得不采用IDM模式或虛擬IDM模式來經營,并且在適當的節點上不遺余力投資。隨著先進制程成本的增加,有擴產計劃的廠商資本開支明顯加大。我國的紫光集團(南京+成都+武漢)、合肥睿力及福建晉華的總投資分別達到780億美元、72億美元及53億美元,數額巨大。事實上中國巨額的投入也間接促進了韓、美兩國大廠資本開支的上升。
雖然在量產初期,如此巨大的資本開支也會給中國企業帶來不小的折舊壓力,下行周期中技術、管理略遜的中國企業可能必須經歷幾年內虧損,但若想實現存儲器的國產替代,這種投入十分必要。
主要競爭對手專利申請趨勢
從過去幾年可以看到,人才、資本等阻礙中國存儲發展的瓶頸不斷被解決,但是專利是中國存儲產業發展繞不過去的一個關鍵的檻,此次晉華之殤也是對整個產業的一個警醒。根據國家知識產權局專利檢索與服務系統截止9月份數據,三大巨擘三星、SK海力士和美光在存儲器領域的專利申請數量分別為1.4868萬件、1.3977萬件和9749件,三大巨擘在專利申請的數量上已經獲得了絕對優勢,均已掌握了存儲器領域的大量核心技術,存儲器的入市門檻已經很高。
反觀晉華,截止到9月份,其在中國提交專利申請42件,在美國提交專利申請20件,且僅有一件專利申請的技術領域是G11C(靜態存儲器),其余專利申請的技術領域均為H01L(半導體存儲器件)。福建晉華在專利數量、技術目標區域分布、技術領域分布等方面均與主要競爭對手存在較大差距。其他兩家情況基本一致。
知識產權專業人士給出的意見是,首先,應積極發掘或引進優秀人才,實現優質的技術發明、專利布局和專利運用。其次,應了解技術發展趨勢,查找技術研究中的空缺,通過技術合作、專利許可等方式,快速切入該領域。最后,由于我國和美國均是芯片的重要市場,各大企業在進行專利申請時,可結合自身市場規劃,在美、日、韓等重要的芯片市場國家提交專利申請,為產品走出去保駕護航。
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原文標題:晉華事件透視:存儲器壟斷暴利之痛如何終結?
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