中国存储技术难题,怎么破?
近年来,随着《国家集成电路产业发展推进纲要》及大基金的推进,我国集成电路产业继续保持平稳快速的发展态势。
首先是产业规模稳步增长,2016年实现销售额4335.5亿元,同比增长20.1%,远高于全球1.1%的增长速度,产业链各环节占比更加趋于合理、区域聚集发展效应更加明显;
二是技术水平持续提升,产业各环节的骨干企业竞争力明显提升,以存储产业为例,目前我国已有了长江存储、福建晋华和合肥长鑫等三大存储器势力,其中长江存储前身是武汉新芯,一期工程是就32层3D NAND Flash展开的,计划2018年实现量产2019年达成产能满载。
要知道,存储器作为信息存储的载体,广泛应用于手机、平板、PC及各类智能终端产品中,在半导体产品当中占有举足轻重的地位。那么在新形势下,半导体产业,尤其是存储器行业有呈现出怎样的发展趋势呢?
众所周知,在产品需求和新兴应用拉动下,全球半导体市场呈现出诸多新的趋势:
一、传统PC市场进一步萎缩和移动智能终端需求下降,物联网、汽车电子、虚拟现实(VR)成为拉动半导体市场的重要增长点;
二、存储器和特定应用标准产品(ASSP)的单价回升和库存优化,为全球半导体市场增长带来积极影响,市场出现逐渐回暖趋势。
此外,在后摩尔时代,半导体产品技术正在加速变革和创新,新原理、新工艺、新结构、新材料等加速技术与产品实现创新与变革,延续摩尔定律走向5nm;随着摩尔定律扩展,异质器件系统集成成为发展趋势,三维器件与封装发展迅速;超越摩尔定律,多学科技术的交叉渗透,促使新型MEMS工艺、第三代半导体材料器件、二维材料、碳基电子等创新技术集中涌现。
值得关注的是,基金全产业链的投资策略是:在制造领域,大幅提升先进工艺制造能力、加快存储芯片规模化量产、促进超越摩尔领域特色制造工艺资源整合(包括MEMS传感器、电源管理、高压驱动、功率器件、IGBT、显示驱动等芯片)、推进化合物半导体器件发展等;在设计领域支持骨干企业壮大,对接重大专项在CPU、FPGA等高端核心芯片领域开展投资;在封装领域进一步推动企业提升规模和先进封测产能比重;在装备材料领域依托重大专项成果,推动光刻、刻蚀、离子注入、大硅片、光刻胶、高纯电子气体等关键核心装备材料的产业化和应用。
而在存储领域,近日,国家集成电路产业投资基金(大基金)总经理丁文武指出,将在中国高端芯片联盟( CHICA)底下成立储存器产业联盟,有意促成三大新成立的存储器厂包括长江存储、福建晋华、合肥睿力一同加入,这将是继传感器和物联网(IoT)产业联盟后, CHICA的第二个分联盟。
在如此利好的背景之下,存储器产业也迎来了新一轮的增长。
数据显示,存储器被广泛应用于电子产品、互联网、国防、航天等各领域,目前,存储器年产值已经超过700亿美元,占比超过集成电路总市场的1/4。
但是值得注意的是,目前市场价格依然较高,部分市场的供需矛盾依然突出。2017年全球半导体存储芯片市场规模将达到950亿美元,2020年预计将超过1200亿美元,闪存(NANDFlash)2017年市场规模大约为400亿美元,到2020年将超过内存(DRAM)芯片达到650亿美元。
同时,存储市场还面临着多方面的挑战。
当今存储业界面临两大问题,其一是速度问题,利用闪存技术来提升系统性能和效率是大势所趋。
另外一个问题就是数据剧增带来的存储容量问题,因为随着下一波物联网的兴起,数据量可能以无法想象的指数级速度增长,怎样有效的对海量数据进行存储也是非常大的痛点。尤其是在一些特定行业,比如媒体、医疗、交通等等,包含了海量的音视频、图像数据和资料,对存储的挑战是非常巨大的。
目前,闪存芯片存储技术以高存储密度、低功耗、擦写次数快等优势占据了非挥发性存储芯片的垄断地位,但随着半导体工艺的不断发展,闪存芯片存储技术遇到了技术瓶颈。
可以说,在多个应用领域,存储技术已经成为限制技术发展的主要因素。
举个例子来说,个人电脑,智能手机、服务器、工业市场、汽车,不同的细分市场对于存储器的需求都不尽相同,有的市场需求安全性高的产品,有的市场需求更加便携的产品,有的则是需要非常大存储空间的产品。这些需求,这些细分市场都在不同程度上驱动着存储器市场的发展。
那么如何解决这些问题呢?
有专家指出,在存储技术器领域,美国、日本、韩国等国家的企业研发起步较早,且企业之间不断加强合作,掌握了该领域的诸多核心技术,而中国的研究力量比较分散,只有一些高校和科研机构进行了基础性研究。因此,我国研究机构和企业应强强联合,共同攻关,同时加强产学研合作,将创新成果尽快转化为产品。
那么如何才能更好的实现产学研的深度合作,促进产业的发展呢?
作为测试测量解决方案的领先厂商,吉时利就做了一个很好的榜样。
2017年8月22~24日,泰克(吉时利)携手微纳电子与集成系统协同创新中心在北京举办了“半导体器件的表征及可靠性研究交流会- 暨吉时利测试测量年度研讨会”,旨在加强全国各相关领域研究队伍的交流、提供学术界与产业界相互分享最新研究成果的机会。
在此次研讨会上,来自国内相关方向的高校、研究院所知名专家以及项目负责人等就逻辑和存储器件的相关问题进行了深入探讨。
众所周知,泰克是全球领先的测试、测量和监测应用领域的电子内容监控解决方案提供商。2010年吉时利加入了泰克公司,作为美国丹纳赫集团测试测量事业部门一部分,更是奠定了泰克在测试测量解决方案方面的领导地位。
目前,吉时利产品在80多个国家销售,凭借新的测试测量技术赢得了行业赞誉,包括多次R&D 100 Award大奖,也获得了来自行业媒体的各种奖项,例如半导体国际,固态元件技术,电子产品,测试测量世界和亚洲电子制造等。
此外,在此次研讨会上,泰克(吉时利)还重点介绍了其产品:4200A-SCS 参数分析仪。据了解,该产品,是一种可以量身定制、全面集成的参数分析仪,可以同步查看电流电压 (I-V)、电容电压 (C-V)和超快速脉冲式 I-V 特性。作为性能最高的参数分析仪,4200A-SCS 加快了半导体、材料和工艺开发速度。
据悉,此次半导体器件的表征及可靠性研究交流会- 暨吉时利测试测量年度研讨会”吸引了来自各个相关领域的科技人才,研究队伍,知名学者以及产业界和学术界的共同关注,受到了一致好评!可以说,为我们进行研究机构与企业的强强联合,深化产学研的合作树立了很好的榜样!
新的存储技术和方案的应用给用户带来了显著的效益。随着大数据应用的逐渐普及,系统需要更高的操作效率,尤其是存储系统需要满足更及时的响应,需要支持更多数据源和更大数据量的操作。中国作为最大的存储器市场,不仅为我们提供了巨大的成长机会也带来了大量的挑战,像泰克(吉时利)一样,通过这种方式,进一步加深产学研合作,加更好的有助于中国存储器产业的发展和完善!
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