莫大康：中国存储器梦初探

中国上马存储器芯片制造引起全球的反响，恐怕2019年及之后会揭开面纱，露出“真容”。它对于中国半导体业具里程碑意义，实质上是为了实现产业“自主可控”目标打下扎实基础，所以“气只可鼓，不可泄”。尽管面临的困难尚很大，但是必须要认真去对待，重视知识产权的保护，并努力加强研发的进程。 

中囯己有三家企业向存储器芯片制造发起冲锋，分别是武汉长江存储的32层3D NAND闪存；福建晋华的是32纳米的DRAM利基型产品；以及合肥长鑫(睿力)的19纳米 DRAM。而且三家都声称2018年底前将实现试产，开通生产线。

如果再计及紫光分别在南京和成都刚宣布再建两个存储器基地，总计己有五家企业。

艰难的上马决定  

中国半导体业要上马存储器芯片制造，当时大多数人持谨慎态度，不是看轻自己，而是存储器业的竞争太激烈。

存储器业究竟难在那里？可能有如下几个主要方面：

未见有“新进者”

自上世纪90年代之后，全球存储器制造厂商未见有一家“新进者”，其间奇梦达倒闭，及美光兼并了尔必达，导致在DRAM领域全球仅存三家，包括三星、海力士与美光（中国台湾地区的多家加起来占5%，可以忽略不计）以及NAND闪存仅存四个联合体，包括三星、东芝与西数、海力士及美光与英特尔，其中三星居垄断地位，2017年它的DRAM 占全球的45.8%及NAND占37%。

周期起伏

存储器业基本上的“规律”是盈利一年，亏损两年，而三星是个例外，它独霸天下，善于作逆向投资。如依Gartner数据，2017年全球存储器增长64.3%，达约1200亿美元，而2018年增长13.7%，及2019年下降12.9%，2020年再下降10.2%。

投资大，拼的是产能与成本

由于存储器产品的特殊性，它的设计相对简单，因此产品的线宽、产能、成品率与折旧，成为成本的最大项目。任何新进者，由于产能爬坡，折旧等因素几乎无法与三星等相匹敌，所以即便舍得投入巨资，恐怕也难以取胜，其中还有专利等问题。

中国半导体业面临艰难的抉择，现实的方案是可能在处理器(CPU)与存储器两者之中选一，众所周知，处理器己经投入近20年，龙芯的结果是有成绩，但是难予推广应用。所以只能选择存储器是众望所归，仅是感觉难度太大，多数人在开始时表示犹豫而己。如今“木己成舟”，只能齐心协力，努力拼搏向前。

困难在2019年及之后  

对于中国上马存储器制造，可能会面临三个主要难关：1) 突破技术关； 2) 拼成本与价格； 3) 专利纠纷。

从态势分析，其中突破技术关，成功试产，对于中国存储器厂商可能都不是问题，显然2018年相比2017年的投资压力会增大。

预期最困难的是第二个难关，开始产能的爬坡，以及拼产品的成本与价格阶段。它们两者联在一起，当成本差异大时，产能爬坡的速率一定会放缓，很难马上扩充产能达到50,000-100,000片。因为与对手相比较，在通线时我们的产能仅5,000至10,000片，对手己是超过100,000片，它的成品率近90%，而我们可能在70-80%。三星己经64层 3D NAND量产，我们可能尚在32层，它的折旧在30%，或者以下，而我们可能大於50%，以及它们的线宽尺寸小，每个12英寸硅片可能有900个管芯，而我们仅800个，或更少等。所以不容怀疑成本差异是非常明显，要看我们的企业从资金方面能够忍受多长时间的亏损。

所以对于中国的存储器业最艰难的时刻应该在2019年，或者之后。

第三个难关是专利纠纷，近期己有多方的“空气”说，中国做DRAM怎么能不踩专利的“红线”，而且不可预测对手会如何与您开打，这是中国半导体业成长必须要支付的“代价”。因此从现在开始就要准备专利方面的律师及材料，迎接战斗。

对于知识产权保护中国半导体业一定要给予足够的重视，也是迈向全球化的必由之路。

因为对手们正虎视眈眈的监视着我们，它们通常会采用两个利器，一个是“专利棒”，它们的目的首先是要彻底打垮我们，然后即便打不败我们，也要拖跨我们。另一个更兇狠的是“打价格战”，让我们的产品变成库存而无法售出。所以这一仗是十分艰难，要提前做好它们会非理性出牌的预案，显然除了资金上能够持续之外，要充分利用好市场在中囯的优势。

近期三星，美光、海力士、英特尔以及东芝都纷纷开始扩充产能，不是个好兆头，据说它们的目的之一都是为了应对中国的存储器业崛起。

突破存储器的思考  

此次攻克存储器的风险很大，成功与否目前尚不可预言，但是站在中囯半导体业立场，既然是箭己出弦，势在疾发，那就一定要努力去达成，它对于中国半导体业会产生深远的影响。

IDM模式的尝试

为什么中国一定要涉足IDM模式，它与要实现产业的“自主可控”目标紧密相关。由于中国半导体业处于独特的地位，而现阶段它的芯片制造大都采用代工模式，缺乏自有的产品，仅有的fabless又十分偏科，集中于手机处理器等领域，所以要实现产业的“自主可控”目标必须迅速迈入IDM模式，解决部分影响自身需求最关键的产品，因此存储器芯片首先列入候选清单之中。

之前中国也有自己的IDM，如杭州士兰微电子等，但由于相对弱小，技术的先进性不够，它们尚不能代表中国的芯片制造业水平。

IDM模式有它的特点，并有一定难度，不然中国半导体业早就可以涉足，它的难点与市场化的关连更为紧密。因为IDM的产品要能满足市场的需求，而代工仅是提供工艺条件让客户来选择加工，而正因为IDM有自己的产品，它就有库存的风险，以及与竞争对手是要持续的比拼实力。全球许多著名大厂几乎都是IDM模式，如英特尔做处理器(CPU)，三星做DRAM与NAND，NXP做汽车电子，TI做模拟产品等。

所以此次涉足存储器制造采用IDM模式对于中国半导体业是个新的开始，具里程碑意义。

国产化

国产化的概念十分重要，因为至此西方仍对于中国采用禁运手段，从国家安全出发，中国半导体一定要有部分关键的IC产品能替代进口，甚至那怕只有5%-10%的产品是西方一定要购买中国生产的，这样双方就可以互相依赖，调节平衡。

而许多文章中经常采用的所谓“国产化率”，如2020年达40%，及2025年达70%，恐怕需要重新思考，它缺乏正确的定义，即它的分子与分母分别由哪些部分组成可能含义尚很模糊。导致国外与国內的所谓国产化率的数据差异大，如果假设到2025年时“国产化率”己经达到了70%，它具有什么现实的意义？

而存储器产品对于提高国产IC替代应用的前景广阔。

紫光开工三家存储器基地的一些看法

紫光愿意承担中国存储器业发展的责任，它的董事长赵伟国有企业家的担当，值得受人尊敬。而从中国存储器业发展的眼光需要紫光，因为依国有资金为主导，它的机制无法适应存储器变化快的市场特征，否则武汉新芯也不会邀约紫光入股，并让它当大股东。

从另一侧面观察，中国最大的芯片制造厂，中芯国际经过16年的积累销售额才仅30亿美元，因而迫切需要探索一种新的模式，由终端企业来带动制造业可能是其中方法之一，但是之前多家终端企业曾试图突破，结果是并不成功，反映芯片制造有难度，有它的独特规律。

如今紫光声称要采用前人(半导体人)从未用过的方法，包括用资本运作来积累发展资金，以及兼并来推动产业进步，近期又声称要加强研发。尽管业界有些半信半疑，但是观察近3年来紫光的实践，至少尚“有些模样”。

业界至此担心的是投资高达1,000亿美元，同时上马三个基地，包括武汉、南京和成都，好像太过于自信，也没有必要性。而且投资金额与投资的实效并非一定成正比。因为在中国的现行条件下，“存储器业不是愿意砸大钱，就能一定成功”，而且学习三星的经验并不一定能适用于中国，更不知道“钱”在那里？现在的紫光靠名声可以融到部分资金，未来主要是依靠业绩，是产业发展的正常规则。

业界曾有质疑，紫光是一家企业，它能承担存储器业发展的责任，能持久下去吗？我的初浅认识是紫光愿意探索一条“新路”，对于产业发展有利，也十分需要，因此首先要表示欢迎，并支持它，不该批评与阻止它。如今按紫光董事长赵伟国的说法，大约要有五年时间就可以站稳脚跟，而按我的观察哪怕再增加2-3年，能够坚持下来就是成功的表现，它对于中国存储器业发展将作出巨大的贡献。

存储器点滴

全球存储器的现状，以下提供些比较关键的数据，如月产能，依2017年初计，DRAM方面，三星月产能12英寸40万片，海力士 30万片及美光33万片，而NAND闪存，三星为40万片，海力士为21万片，美光与intel为27万片，及东芝与西数(原闪廸)为49万片，总计全球存储器的月产能约为12英寸硅片240万片。

三星的平泽厂取名Fab18, 2017 Q2量产，生产第四代64层3D NAND 闪存，第一阶段月产能为40,000-50,000片，占生产线的设计产能200,000片的1/4，投资金额为27.2-31.7亿美元。

目前三星的西安厂量产64层3D NAND闪存，每个12英寸硅片约有780 个256GB的管芯，当平均成品率达85%时，成本估计每个是3美元，相当于主流 2D NAND 工艺16Gb容量的价格。

而20纳米的 DDR4 8Gb，每个12英寸硅片约950-1100个管芯，成品率也为85%时，每个12英寸晶园成本为1450美元，计及封装与测试成本后，每个管芯的成本为1.79-2.24美元。

所以，未来无论是3D NAND，或者是DRAM，比拼的是每颗管芯的成本，显然成本的压力很大。

结语  

中国上马存储器芯片制造引起全球的反响，恐怕2019年及之后会揭开面纱，露出“真容”。它对于中国半导体业具里程碑意义，实质上是为了实现产业“自主可控”目标打下扎实基础，所以“气只可鼓，不可泄”。尽管面临的困难尚很大，但是必须要认真去对待，重视知识产权的保护，并努力加强研发的进程。

有人认为中国的国力是韩国的六倍以上，因此比赛耗国力中国一定能胜利，此话是正确的。然而多家存储器企业都要依赖于国家资金来弥补亏损，可能也不现实，因为谁也无法预测最终结果会是什么样。

观察影响中国芯片制造业的发展，除了技术、人材及资金因素之外，尚有内外两个关键问题，一个是西方的阻挠，它们采用控制尖端人材流出，以及阻止国际兼并等方法，加上不定时的用瓦圣纳条约来干扰，以及另一个是产业大环境的改善，即要解决诸多产业发展中的“结构性”矛盾。由于其中一个是不掌握在自已手中，以及另一个涉及国家改革总的进程，所以中国半导体业在存储器的前进道路中不会很平坦，真要有长期奋战的决心与勇气。   

-莫大康

2018年1月22日

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