迎头赶上国产存储跻身世界一流

2019年12月，合肥长鑫存储正式成为了国内第一家，也是唯一一家DRAM供应商。这标志着中国的内存芯片彻底破冰，在国外铜墙铁壁般的市场和专利围堵中，撕开了一条口子，拿掉了卡着脖子的那只手。那么发展国产存储有什么意义？现在的表现如何？

切肤之痛

2018年，半导体产业总规模是4780亿美元，其中存储器销售额1692亿美元，占了35%。但这么大块蛋糕，跟我们完全没有关系。以DRAM为例，全球市场被三星、SK海力士、美光三家吃掉了96%左右的份额，剩下一点蛋糕渣子被东芝、闪迪、台湾南亚科技等瓜分，国产存储没有任何市场份额。

这样的后果是什么呢？相信每一个DIY玩家提到2017年，都会泪流满面。那一年，刚刚经历了显卡“矿难”的玩家们又被内存闪了腰，内存价格开始发疯，到年底已经翻了三到四倍。一时间内存成为新的炫富和理财产品。甚至有段子说，开网吧亏钱倒闭，只能把店里的东西全卖了，没想到之前买的几百根内存卖掉之后，最后不但没赔还小赚一笔。

千夫所指，源头工厂表示很委屈，因为厂里生产线又双叒叕停电了，或者失火了，或者被洪水冲了，总之对不起啊我们的安全管理部门就是一群驴。但是每个人都清楚，这是三星、美光和海力士三家垄断巨头，通过“假装”生产事故控制产量，从而操控市场价格大赚黑心钱。就算有反垄断调查，也不过罚点款，回去大家继续拉电闸烧工厂。

现在，同规格内存300元上下。是巨头们良心发现了？当然不是，而是因为长鑫、长江存储这群国产“鲶鱼”，在“坏事”。

中国作为全球最大的电子产品制造国和重要的电子产品消费市场，对存储芯片有着巨大的需求。我国一直在努力减少对国外半导体制造公司的依赖，据报告，2019年我国集成电路进口4451.3亿块，同比增长6.6%，进口额为3055.5亿美元，同比下降2.1%。集成电路出口2187亿块，同比增长0.7%，出口额为1015.8亿美元，同比增长20%。

困境与难题

长久以来，我国的科技公司其实都是组装厂，只能生产一些边角的低技术含量产品，关键的核心芯片一直是中国制造之痛。半导体产业的三大支柱中，面板我们有京东方，处理器在桌面领域有龙芯、申威，在手机领域有麒麟，然而存储器完全是零。

所谓存储器，是指用于内存的DRAM和用于闪存的NAND颗粒，两者的根本区别就是断电后DRAM不再保留数据，而NAND可以。DRAM的研发难度和生产工艺要比NAND更高，所以全球范围内生产DRAM颗粒的厂商也比NAND厂商更少，并且NAND有P/E次數限制而DRAM没有。

在电脑里，硬盘要想与CPU沟通数据，需要经历一条长长的I/O路径，包括存储介质（磁盘、NAND）——介质驱动器/主控——I/O接口控制器（SATA/SAS/PCIE）——I/O通道扩展器/交换器（SAS Expande、PCIE Switch）——I/O通道主机总线适配器（SAS/SATA HBA/Raid适配器），最后才到CPU。且每一个零件都需要通过软件层面也就是固件来沟通、管理、优化性能等，非常复杂。目前如果想让这条路径全部国产化，无异于痴人说梦，但我们可以首先考虑一下介质和主控的突破，通俗地说就是搞定SSD的主控和NAND Flash颗粒，以及内存的DRAM颗粒。

机械硬盘构造精密，制造工艺极高，但全世界只有希捷和西数两家在吃肉，剩一点汤全被HGST喝完，加之面对SSD的围堵，这几家也吃得并不开心，所以我们没有技术攻坚的必要。正如当年索尼的磁带Walkman堪称机械和电子结合的艺术品，但最终还是被没什么技术含量的闪存mp3打败。SSD的门槛远比机械硬盘低，没有精密机械部件和模拟信号处理部件，SATA、PQE、NVMe等各种接口和协议都是标准开放的，但企业级NAND颗粒能占到SSD成本的90%。因此，在存储器上实现弯道超车，是可行的。

2015年，我国启动了“中国制造2025”的大规模融资计划，将国内半导体集成电路产量从2015年的不到20%提高到2025年的70%。约有20个地方政府设立了指导基金，总投资计划超过900亿美元。但是，存储器的制造是个极具竞争力和挑战性的产业。由于3D NAND和DRAM的复杂性和利润率三星、美光、海力士等头部公司不会允许任何技术许可和合作，即便财大气粗想并购也会遭到其背后的政府的阻挠。

纵观国外的巨头，固然有其自身雄厚的技术力量，但也离不开政府在背后的各种支持。同时半导体行业也是投入高、周期长、风险大、人才密集的行业，我们要发展国产存储器，来自国家层面的支持是唯一的路。在这种举国体制下，目前国内已经建成三大内存基地，分别是武汉的长江存储、合肥长鑫、福建晋华。三大基地总投资规模预计超过5000亿元，其中长江存储主要生产3D NAND闪存，合肥长鑫、福建晋华则专攻DRAM内存。不过福建晋华深陷与美光的专利诉讼被美国制裁，业务已经瘫痪，复盘无望，而长鑫和长江，已经各自实现了突破。

主控方面，我国已经有了龙芯、联芸科技以及国科微，性能方面中规中矩，并非一穷二白的状态，所以国产存储器的诞生，才更让人热泪盈眶。

进击的国产存储

1.长鑫存储

合肥长鑫存储于2016年6月成立，相关制造基地总投资超过2200亿元，目前已建成第一座12英寸晶圆厂并投产，拥有19nm的工艺制程能力，是目前国内唯一的DRAM设计制造一体化企业。全部建成之后，产能将占到全球20%左右。

2019年，长鑫完成了首颗国产19nm工艺的DDR4、LPDDR4内存研发量产，随后就有威刚、七彩虹、光威等五六家品牌宣布推出采用该内存芯片的内存条，长鑫也成为全球第四家DRAM采用20nm以下工艺的厂商。

2020年底，长鑫提前达到4万片/月的预期产能，实现了从投产到量产再到批量销售的关键跨越，现已启动6万片/月产能建设目标。根据规划，长鑫计划于2021年完成17nm的工艺研发，并在三年内攻坚LPDDR5内存。

长鑫如何在短时间内就完成0到1的突破呢？当然是采用微软和苹果等土豪公司的通常做法：买！长鑫买下了奇梦达留下的1000万份关于DRAM技术的文件，总量达到2.8TB，其中就包括奇梦达的Buried Wordline技术，直接避开了美韩巨头的专利陷阱。

奇梦达，这家已经破产的公司曾经是DRAM行业的技术领导者，成功研发了业内应用至今的蜂巢式电容排布和埋入式字线晶体管技术，一度是全球第4大DRAM内层供应商，可惜没能抗住DRAM的价格地震，于2009年4月破产。但在破产前，奇梦达还研发出了Buried wordline技术，将内存工艺推进到了46nm工艺。而长鑫通过购买技术，也形成专利防御，以避免重蹈福建晋华的覆辙。

买来了技术，还得改进，毕竟46nm工艺已经老掉牙。长鑫在奇梦达技术的基础上，通过引入双重图案对准（SADP）以及四重图案对准（SAQP）等技术，并从内外双面电容逐渐走到外部柱状电容，成功将工艺推进到了1×nm，距三星、美光的技术仅一步之遥。他们还有一项名为“半导体存储器件结构及其制作方法”的发明专利，解决了目前DRAM性能改善日趋困难的问题。

不过长鑫一直没有公布过营收及盈利数据。有消息显示长鑫在2020年Q1季度就亏了差不多1个亿。但在半导体行业，这已经是非常乐观的数字。作为刚刚起步芯片行业的国内厂商而言，技术研发到产品测试、客户配合都是烧钱的阶段，前期赚不到钱是必然的，但至少国产DRAM实现了从无到有，未来可期。

说长鑫，不得不提一下合肥国资委，主投了破冰面板行业的京东方，还有原本奄奄一息的蔚来汽车，现在这两家有多滋润大家都很清楚。而借钱押宝半导体存储产业明显也走对了，所以有人开玩笑，合肥国资委才是最牛的风投机构。而长鑫这套完整的产业链一旦形成并成长起来，合肥市有望成为中国乃至世界的半导体产业基地，其背后的价值是无可估量的。

2.长江存储

2016年7月，由紫光集团、国家集成电路产业投资基金、湖北省集成电路产业投资基金、湖北科投在武汉新芯的基础上组建成立国产存储领域的“航母”——长江存储。总投资约1600亿美元，其中紫光集团占股51.04%。同年12月，以长江存储为主体的国家存储器基地正式开工建设，其中包括3座全球单座洁净面积最大的3D NAND Flash FAB厂房、1座总部研发大楼和其他若干配套建筑。

2017年，长江存储成功设计并制造了首款32L堆叠的NAND闪存芯片，但是实在太落后了完全进不了市场。2019年9月，长江存储宣布量产基于Xtacking架构的64L 256Gb TLC 3D NAND Flash。该闪存满足固态硬盘、嵌入式存储等主流市场应用需求与目前业界已上市的64/72层3D NAND闪存相比，其拥有同代产品中更高存储密度。光威的弈系列SSD成为首款搭载该颗粒的产品上市。

根据长江存储的介绍，Xtacking架构可在一片晶圆上独立加工负责I/O及记忆单元操作的外围电路。这样的逻辑电路加工工艺，可以让NAND获取所期望的高I/O接口速度和功能。存储单元同样也将在另一片晶圆上被独立加工，缩短生产工序和周期。当两片晶圆各自完工后，只需一个处理步骤就可将二者堆叠结合，而且只增加了有限的成本，这似乎还是长江存储的独门绝技。

令人欣慰的是，长江存储并没有因为这点成绩满足和坐下来，因为64L堆叠NAND量产的时候，主流市场已经进入96L。所以长江存储做出了重要决定：跳过96，直接攻坚128L堆叠。2020年4月，长江存储的128L 133Tb QLC 3D NAND芯片X2- 6070通过了SSD平台上的示例验证，超出所有业内人士的预期。

128L堆叠是什么概念呢？意味着长江存储的新NAND仅仅落后美光和海力士两个季度，与铠侠和西数联合开发的112L NAND不相上下。我国半导体终于在NAND这个细分领域唯一无限接近世界顶尖水平。长江存储用了四年时间，练出了可以和美光、三星等国际巨头掰掰手腕的力量。

值得一提的是，长江存储的NAND器件使用的是DUV浸没式光刻技术制造，即使没有ASML光刻机，也能够生产3D NAND芯片。因此，在追赶NAND巨头的路上，我国并没有太多设备方面的障碍。

目前，国内真正拿出了干货的就是长鑫存储和长江存储，其他项目仍在筹建中。长江存储的母公司清华紫光集团正在武汉建造第二家晶圆厂同时考虑在十年内对其DRAM业务进行总计8000亿元人民币的投资。2018年10月，总投资达240亿美元的紫光成都存储器制造基地项目开工。清华紫光还与重庆市政府簽署协议，在重庆成立研发中心和DRAM晶圆厂

基石已有，道路仍长

我们不希望国产存储还是像龙芯那样有产品无市场。幸好，一切还算顺利。采用长鑫DRAM颗粒的光威弈Pro 8GB DDR4-3000内存，完全可以超频使用。光威奕PRO SSD采用联芸科技主控，长江存储的颗粒。还有长江存储旗下品牌致钛，采用了慧荣和联芸科技的主控，这些都是很纯正的国产存储，也是能够实实在在买得到的产品。综合性能都很不错，但是价格还需进一步调整才能更有竞争力。不过，这已经迫使国外巨头“加强”了安全生产体系，那些打算继续用黑片的厂商也该被淘汰出市场了。

写在最后：

相信我们多数的消费者，都是从价格和性能方面选购产品，而国产产品如果能达到主流水平，大家也不会吝惜钞票。只是多年来，我们受够了自诩民族企业家的商人欺骗，比如汉芯，比如水氢汽车。但我们应该支持这些品牌，因为他们有真正的国产存储产品，他们需要得到市场认可，需要资金的回笼和再投入，我们也希望在研发的同时，质量、渠道和售后都要跟上。很多东西，国产之后其实会给消费者带来更大的实惠。就像汽车，如果我们没有自己的汽车工业，那么桑塔纳现在还得卖20万元。