DRAM芯片，“甜蜜點(diǎn)”已至

作者：豐寧

4月，存儲(chǔ)芯片似乎迎來(lái)行業(yè)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

月初，筆者曾報(bào)道過(guò)閃迪、美光等公司開(kāi)啟漲價(jià)潮。月尾，來(lái)自市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)給這個(gè)月存儲(chǔ)芯片的價(jià)格走勢(shì)做了總結(jié)。

DRAMeXchange 4月30日數(shù)據(jù)顯示，用于個(gè)人電腦的通用DRAM DDR4 8Gb（千兆字節(jié)）產(chǎn)品的固定交易價(jià)格為1.65美元，較3月份上漲22.22%。用于存儲(chǔ)卡和USB的128Gb MLC NAND閃存的固定交易價(jià)格也較3月份上漲11.06%，達(dá)到2.79美元。

關(guān)于價(jià)格波動(dòng)的原因，主要是IT設(shè)備制造商為應(yīng)對(duì)美國(guó)關(guān)稅風(fēng)險(xiǎn)，急于增加芯片庫(kù)存，從而推動(dòng)采購(gòu)需求。

從當(dāng)前市場(chǎng)來(lái)看，如果要問(wèn)存儲(chǔ)芯片的“甜蜜點(diǎn)”何時(shí)到來(lái)？

筆者認(rèn)為，當(dāng)下已至。

01、DRAM，持續(xù)漲價(jià)

短短一周，DRAM市場(chǎng)已有兩則漲價(jià)消息傳出，分別為SK海力士與三星電子。

近期，供應(yīng)鏈內(nèi)部消息透露，SK海力士公司針對(duì)其消費(fèi)級(jí)DRAM芯片進(jìn)行了價(jià)格調(diào)整，上調(diào)幅度超過(guò)了10%。另有報(bào)道稱，SK海力士計(jì)劃將DDR5 DRAM價(jià)格上調(diào)15%-20%。

5月初，三星電子與主要客戶就提高DRAM芯片售價(jià)達(dá)成一致。

其中，DDR4 DRAM價(jià)格平均上漲兩位數(shù)百分比，具體為20%;DDR5 DRAM價(jià)格上漲個(gè)位數(shù)百分比，約為5%。三星電子已以漲價(jià)后的價(jià)格與客戶簽訂了DRAM供應(yīng)合同，并稱整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)的DRAM價(jià)格都在上漲。這是三星電子今年首次上調(diào)DRAM價(jià)格，也是近一年來(lái)的首次。

業(yè)內(nèi)人士表示，盡管去年半導(dǎo)體市場(chǎng)面臨供應(yīng)過(guò)剩的挑戰(zhàn)，但隨著主要生產(chǎn)商減少產(chǎn)量，市場(chǎng)供應(yīng)量已有所縮減。當(dāng)前，隨著三星啟動(dòng)漲價(jià)，新一輪合同談判正在緊鑼密鼓地進(jìn)行中。

然而，漲價(jià)僅僅是DRAM市場(chǎng)當(dāng)前表現(xiàn)的其中一種，該市場(chǎng)的變化，并非止步于此。

02、DRAM競(jìng)爭(zhēng)，開(kāi)始分層

DRAM市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)格局，便是最顯眼的變化之一。

今年2月，市場(chǎng)消息稱，三星、SK海力士和美光等主要DRAM制造商逐步計(jì)劃在2025年下半年終止DDR3和DDR4內(nèi)存的生產(chǎn)。這一決策是由于對(duì)HBM（高帶寬內(nèi)存）和DDR5等最新內(nèi)存技術(shù)的需求增加，以及DDR3和DDR4內(nèi)存收益性的下降所驅(qū)動(dòng)的。

預(yù)計(jì)從2025年夏季開(kāi)始，由于這些主要廠商的退出，市場(chǎng)上DDR3和DDR4的供應(yīng)將顯著減少，可能導(dǎo)致實(shí)際的供應(yīng)短缺情況。

具體來(lái)說(shuō)，SK海力士于2023年年底，停止供貨DDR3，并于2024年第三季度將DDR4的生產(chǎn)比重降至30%，第四季度更降至20%。三星于2024年第二季停產(chǎn)DDR3，并持續(xù)減少DDR4產(chǎn)能，轉(zhuǎn)向DDR5與LPDDR5等高階產(chǎn)品。

另外，中國(guó)臺(tái)灣最大DRAM芯片制造商南亞科目前產(chǎn)能主力也開(kāi)始大幅轉(zhuǎn)向DDR4及DDR5，DDR3僅接受客戶代工訂單。

不過(guò)從近日的市場(chǎng)現(xiàn)狀來(lái)看，芯片巨頭的DDR4的減產(chǎn)動(dòng)作或許并不會(huì)太快，畢竟這些公司還在近日逐步調(diào)漲產(chǎn)品價(jià)格，這也從另一方面證明目前市場(chǎng)對(duì)于DDR4的需求較為旺盛。

在DDR5、HBM領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)存儲(chǔ)公司的競(jìng)爭(zhēng)能力有限，單隨著國(guó)際廠商的逐步退出DDR3及DDR4市場(chǎng)，國(guó)產(chǎn)存儲(chǔ)有望憑借成本優(yōu)勢(shì)承接這部分市場(chǎng)需求。

DDR3主要應(yīng)用于液晶電視、數(shù)字機(jī)頂盒、WiFi路由器、掃地機(jī)器人、網(wǎng)絡(luò)交換器等消費(fèi)電子與網(wǎng)絡(luò)通訊等領(lǐng)域。聚焦國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈，中國(guó)大陸DDR3產(chǎn)品性能比肩海外廠商，F(xiàn)abless廠商如兆易創(chuàng)新、北京君正、東芯股份均主要發(fā)力DDR3和小容量DDR4。

03、DRAM龍頭，易主

根據(jù)近日多方研究機(jī)構(gòu)發(fā)布的統(tǒng)計(jì)報(bào)告，均顯示在SK海力士與三星的DRAM市場(chǎng)份額爭(zhēng)奪戰(zhàn)中，SK海力士首次登頂，終結(jié)三星長(zhǎng)達(dá)四十多年的市場(chǎng)統(tǒng)治地位。

據(jù)行業(yè)研究機(jī)構(gòu)Counterpoint發(fā)布的2025年第一季度DRAM內(nèi)存市場(chǎng)份額報(bào)告顯示，SK海力士在該季度首次超越三星電子，占據(jù)市場(chǎng)第一的位置。這一成果主要得益于其在HBM領(lǐng)域的突出表現(xiàn)。

數(shù)據(jù)顯示，2025年第一季度，全球三大DRAM廠商——SK海力士、三星電子和美光科技分別占據(jù)了36%、34%和25%的市場(chǎng)份額，其余廠商則分享了剩余的5%。在HBM細(xì)分市場(chǎng)中，SK海力士更是占據(jù)了70%的主導(dǎo)地位。

隨后，CFM也發(fā)布了統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在AI服務(wù)器需求與PC和移動(dòng)需求復(fù)蘇推動(dòng)下，疊加關(guān)稅觸發(fā)的部分補(bǔ)庫(kù)存需求的共同影響，2025年一季度DRAM整體表現(xiàn)優(yōu)于預(yù)期，全球DRAM市場(chǎng)規(guī)模同比增長(zhǎng)42.5%至267.29億美元，環(huán)比減少8.5%。期間，SK海力士憑借在HBM領(lǐng)域的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，以36.7%的市場(chǎng)份額首度登頂全球DRAM市場(chǎng)第一。

王座易主的硝煙未散，存儲(chǔ)賽道已掀起更殘酷的技術(shù)角力。

為了提前克服?DRAM?擴(kuò)展限制并引領(lǐng)下一代內(nèi)存制造，幾大科技巨頭均在不斷開(kāi)發(fā)新的內(nèi)存技術(shù)，以期在接下來(lái)的存儲(chǔ)之爭(zhēng)中再拔頭籌。

04、DRAM，新技術(shù)角力

DRAM，邁入EUV時(shí)代

首先看看三大存儲(chǔ)芯片巨頭在先進(jìn)制程節(jié)點(diǎn)的競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)狀。

自2016年以來(lái)，DRAM就一直在10nm級(jí)別（19nm到10nm，或1X）徘徊，三大存儲(chǔ)廠商（三星、SK海力士和美光）也都推出了多代的工藝。

當(dāng)中的每一次升級(jí)，都涉及在某些維度上減小?DRAM?單元尺寸，以實(shí)現(xiàn)增加密度和降低功耗的目的。

存儲(chǔ)業(yè)界關(guān)于制程的命名規(guī)則比較特殊叫做：1x、1y、1z等。?1X nm節(jié)點(diǎn)在16-19nm之間，1Y nm在14-16nm之間，1Z大概是12到14nm。

1α則是DRAM制程在1z之后的一個(gè)演進(jìn)，根據(jù)現(xiàn)階段所知的消息，1α的制造工藝大致對(duì)應(yīng)于10-12nm的工藝。?1α-nm可能對(duì)應(yīng)的是更小的12~14nm，1β-nm可能對(duì)應(yīng)的是10~12nm，1γ-nm可能對(duì)應(yīng)的是10nm。

如今，這一技術(shù)競(jìng)賽已經(jīng)打到10nm及以下。

據(jù)韓媒ETNews?報(bào)道，三星電子為應(yīng)對(duì)其?12nm?級(jí)?DRAM?內(nèi)存產(chǎn)品在良率和性能方面的雙重挑戰(zhàn)，已決定在改進(jìn)現(xiàn)有?1b nm?工藝的同時(shí)，從頭設(shè)計(jì)新版?1b nm DRAM，該項(xiàng)目被命名為?D1B-P。同時(shí)他們還調(diào)整了第六代10納米級(jí)（1C）DRAM的開(kāi)發(fā)計(jì)劃。

另一方面，三星電子的第六代?10?納米級(jí)?1c DRAM?制程開(kāi)發(fā)進(jìn)度出現(xiàn)延遲。原本計(jì)劃在?2024?年?12?月將?1c nm?制程?DRAM?的良率提升至?70%，達(dá)到結(jié)束開(kāi)發(fā)工作、進(jìn)入量產(chǎn)階段所需的水平，但實(shí)際情況是，盡管三星在?2023?年末成功制得?1c nm DRAM?的良品晶粒，整體良率卻無(wú)法滿足要求。據(jù)市場(chǎng)人士透露，三星計(jì)劃在未來(lái)六個(gè)月內(nèi)將良率提升至約?70%。

三星上代1b nm?內(nèi)存于?2022?年?10?月完成開(kāi)發(fā)、2023?年?5?月量產(chǎn)，若按新計(jì)劃，1c DRAM?開(kāi)發(fā)結(jié)束時(shí)間定于?2025?年中，量產(chǎn)則可能延后到?2025?年底，兩代?DRAM?工藝間的間隔會(huì)來(lái)到約?2.5?年，這明顯長(zhǎng)于?1.5?年的業(yè)界一般開(kāi)發(fā)周期。

三星的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手SK海力士已于?2024?年?8?月底宣布完成?1c DRAM?開(kāi)發(fā)，并計(jì)劃在?2025?年?2?月開(kāi)始量產(chǎn)?1c nm DRAM?芯片，成為全球首家運(yùn)用?1c nm?工藝生產(chǎn)?DRAM?芯片的存儲(chǔ)器供應(yīng)商。

今年2月，美光宣布，該公司在業(yè)界率先向生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴和特定客戶交付了專為下一代?CPU?設(shè)計(jì)的?1γ（1-gamma）、第六代（10?納米級(jí)）DRAM?節(jié)點(diǎn)?DDR5?內(nèi)存樣品。1γ DRAM?的這一里程碑建立在美光之前?1α（1-alpha）和?1β（1-beta）DRAM?節(jié)點(diǎn)領(lǐng)導(dǎo)地位的基礎(chǔ)上，旨在提供創(chuàng)新，為未來(lái)計(jì)算平臺(tái)提供支持，從云端到工業(yè)和消費(fèi)應(yīng)用，再到邊緣?AI?設(shè)備，如?AI PC、智能手機(jī)和汽車。

在推進(jìn)技術(shù)迭代的過(guò)程中，EUV吸引到各方注意。

按照SK海力士的說(shuō)法，半導(dǎo)體行業(yè)一直在準(zhǔn)備以?EUV?光刻機(jī)實(shí)現(xiàn)?10?納米級(jí)規(guī)模的工藝。通過(guò)利用?13.5nm?波長(zhǎng)的光，EUV光刻機(jī)較之現(xiàn)有的?193nm?的?ArF?實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的半導(dǎo)體電路圖案，而無(wú)需進(jìn)行多重圖案化。借助這種方式，能將處理步驟的數(shù)量減少了，因此制造時(shí)間比當(dāng)前的多重圖案化技術(shù)（如四重圖案化技術(shù)?(QPT)）更短，從而使?EUV?成為迄今為止唯一的突破。

早在2020年，存儲(chǔ)芯片巨頭就已經(jīng)關(guān)注到EUV在未來(lái)先進(jìn)制程制造中的便利性。

三星是三大存儲(chǔ)原廠中首先引入?EUV?的企業(yè)，2020年3月，三星宣布采用?EUV?光刻設(shè)備制造?10nm DRAM?芯片，并在同年交付?100?萬(wàn)個(gè)基于?EUV?技術(shù)的?10?納米級(jí)?(D1x) DDR4 DRAM?模組 。2021?年?10?月，三星正式量產(chǎn)?14nm EUV DDR5 DRAM?。

據(jù)悉，三星為穩(wěn)定EUV工藝，不僅配置了超過(guò)30臺(tái)EUV設(shè)備（全球最大規(guī)模），還成立專項(xiàng)工作組，由前英特爾專家李尚勛主導(dǎo)光刻膠材料研發(fā)和光源優(yōu)化。其內(nèi)部數(shù)據(jù)顯示，通過(guò)改進(jìn)掩模保護(hù)膜和缺陷檢測(cè)算法，近期EUV層良率已提升至85%以上。

此外，三星電子計(jì)劃在其華城園區(qū)安裝首臺(tái)來(lái)自?ASML?的?High-NA EUV（極紫外光刻）光刻機(jī)。

2021?年?2?月，SK?海力士完成了首個(gè)用于?DRAM?的?EUV?晶圓廠?M16，正式引入?EUV?光刻設(shè)備，并在同年?7?月宣布量產(chǎn)?1a nm?工藝的?8?千兆的?LPDDR4 EUV DRAM?。

SK海力士則采取漸進(jìn)式擴(kuò)張，通過(guò)與美國(guó)應(yīng)用材料公司合作開(kāi)發(fā)混合式光刻方案，試圖平衡成本與性能。其采取了更為保守的策略。盡管在D1c DRAM中計(jì)劃應(yīng)用超過(guò)五層EUV工藝。據(jù)悉，當(dāng)下已有10多臺(tái)EUV光刻機(jī)在利川的M16工廠運(yùn)作。在去年的組織調(diào)整中，SK海力士解散了原本獨(dú)立運(yùn)作的EUV技術(shù)小組，并將其并入了未來(lái)技術(shù)研究院。 這一調(diào)整彰顯了SK海力士專注于長(zhǎng)遠(yuǎn)技術(shù)突破的決心，而非僅僅追求短期產(chǎn)量的提升。

在SK海力士的計(jì)劃里，High-NA自然必不可少，目前SK海力士正在計(jì)劃加大對(duì)下一代EUV光刻設(shè)備的投入。

與其他半導(dǎo)體大廠相比，美光并不急于為DRAM芯片生產(chǎn)導(dǎo)入EUV（極紫外光）設(shè)備，其DRAM芯片產(chǎn)品皆采用DUV（深紫外光）光刻機(jī)制造。一直到2024?年，才有報(bào)道稱美光計(jì)劃在其?10?納米級(jí)的?1γ?制程技術(shù)上進(jìn)行?EUV?光刻技術(shù)試生產(chǎn)，預(yù)計(jì)?2025?年大規(guī)模量產(chǎn) ?，F(xiàn)階段，美光正在日本廣島工廠開(kāi)發(fā)相關(guān)制造技術(shù) 。美光選擇在此時(shí)引入?EUV?技術(shù)，主要因?yàn)?DRAM?先進(jìn)制程不斷朝?10nm?級(jí)別邁進(jìn)，傳統(tǒng)光刻技術(shù)已難以滿足生產(chǎn)需求。

3D DRAM成為潮流

除了制程工藝微縮，3D DRAM?技術(shù)正逐漸嶄露頭角，被視為存儲(chǔ)芯片行業(yè)未來(lái)發(fā)展的重要方向之一。

3D DRAM?技術(shù)的出現(xiàn)，源于傳統(tǒng)二維?DRAM?架構(gòu)在面對(duì)不斷增長(zhǎng)的存儲(chǔ)需求時(shí)逐漸顯露出的局限性。隨著電子設(shè)備對(duì)存儲(chǔ)容量和性能的要求日益提高，傳統(tǒng)?DRAM?在存儲(chǔ)密度、讀寫(xiě)速度和功耗等方面面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。為了突破這些限制，半導(dǎo)體行業(yè)借鑒了?NAND Flash?的?3D?堆疊技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)始探索將?DRAM?從二維平面向三維立體架構(gòu)轉(zhuǎn)變。

在3D DRAM技術(shù)領(lǐng)域，三星、SK海力士和美光三大存儲(chǔ)巨頭均已展開(kāi)布局，但技術(shù)路徑與命名體系存在差異。

三星是垂直堆疊技術(shù)引領(lǐng)者，通過(guò)垂直通道晶體管（VCT）技術(shù)，將晶體管垂直排列，使單元面積縮小30%，并結(jié)合鉿鋯氧化物（HZO）材料優(yōu)化電荷存儲(chǔ)性能。目前其已成功研發(fā)128Gb容量的3D X-DRAM樣品，計(jì)劃2025年推出基于4F2架構(gòu)的商用產(chǎn)品，目標(biāo)2030年前將單顆芯片容量擴(kuò)展至1Tb。

該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)為高帶寬、低延遲，單位面積存儲(chǔ)容量較傳統(tǒng)2D DRAM提升3倍以上。

據(jù)韓媒近日的最新報(bào)道，三星半導(dǎo)體（DS）部門的管理層已制定了明確的VCT DRAM量產(chǎn)路線圖，并正式啟動(dòng)相關(guān)工作。正如上文所言，三星正在量產(chǎn)第五代10納米級(jí)DRAM，并計(jì)劃在今年實(shí)現(xiàn)第六代產(chǎn)品的量產(chǎn)，在確定了明年開(kāi)發(fā)第七代產(chǎn)品的時(shí)間表后，三星最終選擇了VCT DRAM作為第八代產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)方向。

SK海力士自然不會(huì)在新一輪技術(shù)競(jìng)賽中落后，該公司采用垂直柵極（VG）技術(shù)。去年在“VLSI 2024”大會(huì)上展示了5層堆疊3D DRAM原型，并宣布實(shí)現(xiàn)了56.1%的良率。

其研究論文，指出實(shí)驗(yàn)中的3D DRAM顯示出與目前使用的2D DRAM相似的特性，這是海力士首次披露其3D DRAM開(kāi)發(fā)的具體數(shù)據(jù)和運(yùn)行特性。此外，海力士還在研究將IGZO材料應(yīng)用于3D DRAM，以解決帶寬和延遲方面的挑戰(zhàn)。IGZO是由銦、鎵、氧化鋅組成的金屬氧化物材料，大致分為非晶質(zhì)IGZO和晶化IGZO。

美光在2019年就開(kāi)始了3D DRAM的研究工作。截止2022年8月，美光已獲得了30多項(xiàng)3D DRAM專利。相比之下，美光專利數(shù)量是三星和SK海力士這兩家韓國(guó)芯片制造商的兩三倍。美光于?2023?年末在?IEEE IEDM?會(huì)議上披露了其?32Gb 3D NVDRAM（非易失性?DRAM）研發(fā)成果。不過(guò)根據(jù)外媒?Blocks & Files?從兩位受采訪的行業(yè)分析師處得到的消息，這一突破性的新型內(nèi)存基本不可能走向商業(yè)化量產(chǎn)道路，但其展現(xiàn)的技術(shù)進(jìn)展有望出現(xiàn)在未來(lái)內(nèi)存產(chǎn)品之中。