编者按：自1956年中国将半导体作为国家重要的发展领域后，今年是第66个年头。回望66年的发展，从无到有、从小到大，半导体产业经历了风雨坎坷同时又迸发出无限的生机。在中国“十四五”提出数字经济发展规划，瞄准集成电路等战略性领域之际，半导体产业纵横推出“国产化进程”系列专题，讲述当今中国半导体各领域发展进程，解析国产化最新态势，本期为“国产化进程”专题集成电路篇第五篇文章：存储。
半导体产业纵横编辑部
WSTS数据显示，2021年全球存储市场规模为1582亿美元，同比上升34．6％。2022年全球半导体市场规模将增长8．8％，达到6014．9亿美元，其中，存储类别的增长为8．55％，规模达到1716．82亿美元，占整个半导体市场的28．5％。
在众多的存储类别中，市场规模最大的是DRAM和NAND Flash。2021年全球 DRAM 市场规模约占整个存储市场的56％（约869亿美元）， NAND Flash 市场规模约占整个存储市场的41％（约636亿美元）， NOR Flash 市场规模约占整个存储市场的2％（约31亿美元），其他存储（EEPROM、EPROMROM 、SRAM等）合计占比为1％（约16亿美元）。2022 年，DRAM、NAND 闪存市场将分别增长 25％、24％ 到 1180 亿美元、830 亿美元，均创历史新高。
国内存储市场的大蛋糕
从市场需求来看，中国已成为全球存储最重要的需求市场之一。CFM闪存市场数据显示，在中国的DRAM和NAND Flash销售规模占据全球30％以上市场份额。
另外，随着国民经济结构转型与消费升级，对电子产品和服务的需求也与日俱增，存储作为电子产品的关键部件，受益于整个社会信息化进程。未来，随着人工智能、云计算、物联网、大数据等产业的快速发展带来存储的需求持续提升，将为存储提供更加广阔的发展空间。
存储需求扩张的周期，为国内企业带来了机遇。毕竟，在一个增量市场，才有更多试错的机会，而在一个饱和的市场里，机会则微乎其微。这对于当下的中国企业至关重要。
随着扩产、增资、IPO的消息传出，国产存储正在发出属于自己的光芒。
国内存储龙头长江存储正筹备产能的扩张。据此前的消息指出，长江存储早在2020年中就已筹建存储基地项目二期，目前正在加速推进，预计未来两年就能投产，其二期项目的月产能为20万片，一期项目为10万片，如此两年多之后NAND flash芯片产能将增加两倍。
产能方面，长鑫也不甘落后。公开资料显示，长鑫在2020年、2021年分别实现了4．5万片晶圆／月、6万片晶圆／月的目标，2022年的产能目标是12万片晶圆／月，未来的产能目标是30万片晶圆／月。截止2021年，全球DRAM总产能大约是150万片／月，预测到2022年底，会提升至160万片／月左右，届时长鑫存储的12万片产能将获得全球市场份额的8％左右。
以存储为主要业务的芯天下提交了创业板IPO申请。4月28日，深交所正式受理了芯天下IPO上市申请。芯天下表示，公司本次发行募集资金将紧密围绕公司主营业务，主要投向NOR Flash产品研发升级和产业化项目、NANDFlash产品研发升级和产业化项目、存储研发中心建设项目及补充流动资金。其中，NOR Flash产品研发升级和产业化项目拟在公司现有NOR Flash产品线的基础上，进一步研发55nm／50nm／4xnm工艺制程的NOR Flash产品，完成产品工艺技术的迭代升级。NAND Flash产品研发升级和产业化项目拟在公司现有SLC NAND Flash产品线的基础上，研发2xnm工艺制程的单芯片SPI NAND产品及超低功耗SLC NAND Flash产品，形成更丰富的SLC NAND Flash产品系列。
5月22日晚间，韦尔股份宣布，拟以不超过40亿元增持北京君正股票。增持后累计持有北京君正股份数量不超过5000万股，不超过北京君正总股本的10．38％。本次交易构成关联交易，不构成重大资产重组。据韦尔股份在公告中介绍，北京君正的存储芯片在汽车市场有着较好的客户基础，而公司是全球车载CIS的领军企业，未来公司与北京君正存在较大业务战略合作机会。
扩产、增资、IPO，国产存储正当时。
国产存储与国外差距几何？
NAND
NAND闪存长期被几家大厂“霸屏”。据CMF数据，2021年Q4，占据NAND闪存市场份额Top6的厂商依次为：三星（34％）、铠侠（19％）、SK海力士（14％）、西部数据（14％）、美光（10％）、英特尔（5％），而留给其他厂商的市场份额仅剩下3％。
从NAND闪存的技术路线来看，从2D到3D，各大厂商都朝着堆叠层数更高的方向不断发展。目前，业内比较先进且投入量产的NAND闪存为176层闪存，美光、SK海力士、三星也都实现了176层NAND闪存的量产。另外，美光已经隆重宣布了业内首创的232层3D NAND存储解决方案，高调引领NAND闪存闯入200层大战。国内在NAND闪存方面掌握最先进技术的是长江存储，128层NAND闪存已经量产，而近期据业内人士透露，长江存储已向少数客户交付了其内部开发的192层3D NAND闪存样品。
DRAM
再来看DRAM。DDRM的全球市场呈现出明显的三足鼎立的局面，在市占率方面，据IC Insights，2021年占据DRAM市场营收榜单Top3的分别为三星（44％）、SK 海力士（27．7％）、美光（22．8％），三大供应商占据 2021 年 DRAM 市场份额的 94％。
DRAM制程工艺进入20nm以后，制造难度越来越高。全球前三大厂商—三星、SK海力士、美光于2016－2017年进入1Xnm（16nm－19nm）阶段，2018－2019年进入1Ynm（14nm－16nm）阶段，2020年进于1Znm（12nm－14nm）时代。目前，内存芯片进入第四阶段1anm（10nm）的研发。目前，国内的长鑫存储还处于1Xnm（16nm－19nm）阶段，与龙头大厂还是有一定的差距。
总的来说，国内的存储产业发展起步比较晚，长江存储和长鑫存储2016年成立，分别补上了中国在NAND Flash和DRAM市场核心供应环节的空白。虽然并未达到像龙头一样的市占率，但是已经缩小了与业内先进水平的差距。要注意的是，技术仍是半导体产业的第一生产力。半导体产品更新换代及技术升级速度较快，持续研发新技术、推出新产品是各家厂商在市场中保持优势的重要手段。
困住国产存储发展的两大难题
当下国产存储发展还应解决两大难题：第一，Fabless模式较多，很难应对供应链产能短缺问题；第二，成本尚不具备优势。
从存储生产的形式来看，IDM无疑是一个较好的形式。国外存储的龙头厂商都是IDM模式，都有自己的晶圆厂，可根据自己的生产需求来及时调整自己的产能，有更多的自主性。但是，由于集成电路行业的特殊性，建立晶圆代工厂的成本相当高，所以对于国内非存储龙头大厂来说，Fabless其实是他们权衡利弊之后最好的选择。但是，一旦产能短缺，或者代工厂调整价格，都有可能导致公司供货紧张、产能受限对公司的日常经营和盈利能力造成不利影响。
再一个是存储芯片行业具有资本及技术密集型特点。由于产品标准化程度高，行业集中度高，规模效应较为明显，存储行业巨头及行业先进入者，在规模、工艺成熟度等方面领先于后来者，在成本方面具备较为明显的优势。大部分Fabless厂商，因为对代工厂下单的规模较小，所以没有很强的议价能力，导致公司的成本会比较高。
国内存储产业还面临着投入不足的困境，半导体产业的技术和产能扩充，都需要数额较大的投资，这对于国内初露矛头的厂商来说还是有一定难度的，他们并不能像龙头一样进行自如的投资。
国内存储厂商的破局之刃
随着国内半导体产业不断发展，以长江存储和合肥长鑫为代表的存储厂商也逐渐展露头角。
长江存储
长江存储可谓是3D NAND的国产之光，不断缩短和世界领先水平的距离，将有望引领国产 NAND 产业崛起。长江存储用短短3年时间实现了从32层到64层再到128层的跨越，而近期据业内人士透露，长江存储已向少数客户交付了其内部开发的192层3D NAND闪存样品。
2019 年 9 月，公司还创新使用Xtacking?1．0 架构闪存技术，成功量产64 层 TLC 3D NAND 闪存。不同于传统 3D NAND 架构，Xtacking?技术属于自主创新。在传统 NAND 架构中，I／O 及记忆单元操作的外围电路和存储单元在同一片晶圆上制造。在长江存储 Xtacking?架构中，I／O 及记忆单元操作的外围电路被生产在一片晶圆上，而存储单元在另一片晶圆上被独立加工，当两片晶圆各自加工完成后，Xtacking?技术只需一个处理步骤即可通过数十亿根金属垂直互联通道将二者键合接通电路，并封装到同一个芯片中。
除此之外，长江存储跳脱的技术路线也在现在成为了一段”佳话“，长江存储决定跳过业界常见的96层，直接研发128层3D NAND。
长鑫存储
长鑫存储成立于2016年5月，公司自成立以来就致力于DRAM的研发与量产，并已成功推出面向主流市场的DDR4、LPDDR4和LPDDR4X等。良率在70－75％，未来2－3年内将推进低功耗、高速率LPDDR5DRAM产品开发。
从技术来看，长鑫存储的核心技术来源于奇梦达遗留的DRAM专利，后来为了规避可能存在的专利风险，长鑫存储投入25 亿美元的研发费用对原有芯片架构进行重新设计。基于这一专利技术，长鑫存储又成功量产出19nm工艺的DDR4和LPDDR4，成为全球第四家DRAM产品采用20nm以下工艺的厂商，是目前中国大陆唯一能够自主生产DRAM的厂商。
福建晋华
曾经，长江存储、长鑫存储、福建晋华，被称为“中国存储三雄”。2016年，福建晋华与联电签署技术合作协定，福建晋华委托联电开发DRAM相关技术，开发出的技术成果由双方共同所有。福建晋华也正因为这个项目，2017年卷入了和美光的专利之战中，美光指控联电和福建晋华盗用了自己的内存芯片技术。2019年1月底，联电退出福建晋华DRAM项目。一直到2021年11月，联电和美光达成世纪大和解，而目前福建晋华方面审查还没有最终结果。
虽被百般打压，但福建晋华仍百折不挠。2021年初，福建工信厅发布一则消息称，泉州晋华成功研制出具备自主产权的25nm内存芯片并小批量试产。
武汉新芯
武汉新芯于2006年在武汉成立，是一家先进的集成电路研发与制造企业。武汉新芯拥有2座12英寸晶圆厂，每座晶圆厂产能可达3万片＋／月。在NOR Flash领域，武汉新芯已经积累了十多年的制造经验，提供从65nm到45nm的高性能NOR Flash技术服务，是中国先进的NORFlash晶圆制造商之一。
此外，武汉新芯也推出了自有品牌SPINOR Flash产品。
兆易创新
从存储芯片三大主流产品布局来看，兆易创新形成了NOR、NAND和DRAM三大存储芯片的全平台布局，其NOR Flash产品涵盖了市场绝大部分的容量类型。其NAND Flash产品属于SLC NAND。2016年，兆易创新推出了首颗DRAM产品GDQ2BFAA系列，标志着正式入局DRAM这一主流存储市场。值得一提的是，在中国市场，兆易创新的NOR FLASH市场占有率排名第一，2021年，出货量为32．88 亿颗。
此外，兆易创新还通过增资长鑫存储的母公司睿力集成加码DRAM业务，公司于2020年12月、2021年9月两次向睿力集成增资共计8亿元人民币。
紫光国芯
作为紫光国微的子公司，紫光国芯主要从事存储设计开发、自有品牌存储芯片产品销售，以及集成电路设计开发、测试服务，是“国家规划布局内集成电路设计企业”和“国家火炬计划重点高新技术企业”，建设了完整先进的DRAM存储测试分析工程中心，同时拥有世界主流动态随机存储和闪存存储设计开发技术和经验。
芯天下
芯天下是业内最早提供SPI NANDFlash的厂商之一，公司现有主要产品包括NORFlash和SLC NAND Flash，广泛应用于消费电子、网络通讯、物联网、工业与医疗等领域。
北京君正
北京君正的存储业务主要有SRAM、DRAM和Flash三大类别。公司DRAM产品开发主要针对具有较高技术壁垒的专业级应用领域，能够满足工业、医疗、主干通讯和车规等级产品的要求，具备在极端环境下稳定工作、节能降耗等特点。公司也进行了包括了从DDR2、LPDDR2、DDR3到DDR4、LPDDR4等不同种类不同容量的产品研发，根据不同产品的进度情况，部分新产品仍在研发阶段，部分新产品完成了投片并正在进行工程样品的生产，部分新产品已完成工程样品的生产并根据测试结果展开了量产方面的工作。
北京君正的Flash产品线包括了目前全球主流的NOR Flash和NAND Flash。
东芯半导体
东芯半导体的主要产品为非易失性存储芯片NAND Flash、NOR Flash以及DRAM。
东芯半导体NAND Flash产品核心技术优势明显，尤其是SPI NAND Flash，公司的NANDFlash凭借产品品类丰富、功耗低、可靠性高等特点，被广泛应用于通讯设备、安防监控、可穿戴设备及移动终端等领域。SPI NOR Flash存储容量覆盖2Mb至256Mb，并支持多种数据传输模式，目前公司已经为三星电子、LG、传音控股、歌尔股份等终端客户提供产品。
DDR3系列产品在通讯设备、移动终端等领域应用广泛；LPDDR系列产品适合在智能终端、可穿戴设备等产品中使用。
聚辰半导体
聚辰半导体绝大部分的收入来自EEPROM 产品，该类产品相较于 NOR Flash 的容量更小、擦写次数高，因此适用于各类电子设备的小容量数据存储和反复擦写的需求，广泛应用于智能手机摄像头、液晶面板、蓝牙模块、通讯、计算机及周边、医疗仪器、白色家电、汽车电子、工业控制等领域。
此外，公司还积极开拓NOR Flash业务。
恒烁半导体
恒烁半导体的主营产品为 NOR Flash，2016年，公司便已成功量产多款65nm串行NORFlash产品；2018年底，公司完成了不同电压下NOR Flash的全产线布局；2020年，恒烁半导体推出了50nm串行128 Mb NOR Flash。
结语
国内存储产业发展迅速，各有侧重，也正在一步步缩短与国际厂商的差距，但与此同时，我们也要清晰的认识到，与国外技术相比，我国相关产业的整体水平仍然不够，短时间内想要扭转国际巨头主导的产业格局依然很难。若想要与国际对手势均力敌，仍需时间与技术的沉淀。
原文标题 : 国产存储的破晓之光
