3375
作者：暢秋
內(nèi)存（DRAM）市場正在迎來一波上漲潮。
據(jù)TrendForce統(tǒng)計，2023年第四季度，全球DRAM產(chǎn)業(yè)總營收達(dá)174.6億美元，季增29.6%。排名前六的廠商在2023年第四季度營收環(huán)比增長都為正數(shù)，且增幅普遍較大，特別是力積電（PSMC），增幅最高，達(dá)到110%。
回看一年前的2022年第四季度，全球DRAM產(chǎn)業(yè)營收122.8億美元，環(huán)比下降32.5%，跌幅逼近2008年底金融海嘯時的單季36%跌幅，2022年下跌的主要原因是受DRAM產(chǎn)品平均銷售單價（ASP）下滑影響。六大廠商方面，營收環(huán)比增長全是負(fù)數(shù)，一片慘淡，最高跌幅達(dá)到41.2%。具體如下圖所示。
01終于熬出頭
從2022年底的“哀號遍野”，到2023年底的“重獲新生”，全球DRAM市場六大廠商終于熬出了頭，全面實現(xiàn)營收大幅正增長。
三星電子方面，2022年第四季度，該公司在當(dāng)時的價格戰(zhàn)中，降價態(tài)度最為積極，因此，在需求衰退之際，出貨不減反增，營收金額達(dá)到55.4億美元，環(huán)比下降了25.1%，其衰退幅度是三大原廠中最低的。
到了2023年第四季度，三星電子DRAM營收達(dá)到79.5億美元，季增幅度超過50%，是三大原廠中最高的，主要是因為1α nm制程DDR5芯片出貨拉升，使得服務(wù)器DRAM的出貨位元季增超過60%。產(chǎn)能規(guī)劃方面，三星在2023年第四季度大幅減產(chǎn)，庫存壓力改善后，今年第一季度投片量開始回升，產(chǎn)能利用率達(dá)到80%左右，下半年是旺季，需求預(yù)期將較上半年明顯增加，產(chǎn)能會持續(xù)提升至第四季度。
SK海力士方面，2022年第四季度，該公司營收34.0億美元，環(huán)比下降35.2%。2023年第四季度，營收增長到55.6億美元，季增20.2%。增長的主要原因是HBM、DDR5的價格優(yōu)勢，以及來自于高容量服務(wù)器DRAM模組的獲利，使得平均銷售單價季增17%~19%。產(chǎn)能規(guī)劃方面，SK海力士正在積極擴(kuò)張HBM產(chǎn)能，投片量正在增加，隨著HBM3E的量產(chǎn)，相關(guān)先進(jìn)制程投片量也會持續(xù)上升。
美光（Micron）方面，2022年第四季度，市場份額下降最明顯的當(dāng)屬美光，為23.0%，環(huán)比下降3.4個百分點，營收衰減幅度也是各大原廠之中最大的，環(huán)比下降41.2%。2023年第四季度，美光出貨位元和平均銷售單價均季增4%~6%，營收達(dá)33.5億美元，季增8.9%。美光的增幅不如三星電子和SK海力士，主要原因是該公司的DDR5和HBM出貨量占比相對較低，沒有充分利用好2023年這一波AI服務(wù)器的發(fā)展浪潮。產(chǎn)能規(guī)劃方面，美光投片量有回暖趨勢，后續(xù)將積極增加其先進(jìn)制程1β nm產(chǎn)能比重，用于生產(chǎn)HBM、DDR5和LPDDR5(X)。
南亞科（Nanya）方面，2022年第四季度，出貨小幅下滑，但受到合約價下跌影響，該季度營收下滑30%。2023年第四季度，該公司營收季增12.1%，達(dá)到2.74億美元。
華邦（Winbond）方面，2022年第四季度，營收環(huán)比下滑30.3%。2023年第四季度，營收季增19.5%，約1.33億美元。
力積電方面，2022年第四季度，營收主要來自于其生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)型DRAM產(chǎn)品，不包括DRAM晶圓代工業(yè)務(wù)，DRAM營收衰退約39.5%，若將代工營收計算在內(nèi)，則衰退27.4%。2023年第四季度，力積電營收環(huán)比增長高達(dá)110%，若將代工營收計算在內(nèi)，合計營收季增11.6%。
從以上這六大廠商2022年第四季度和2023年第四季度的營收對比情況來看，變化非常明顯，2022年還是全面負(fù)增長，2023年則全部轉(zhuǎn)正，且增幅都很大，合計達(dá)到221%。
?02三巨頭加快先進(jìn)制程研發(fā)和量產(chǎn)節(jié)奏
從市占率和技術(shù)含量來看，全球DRAM市場依然是三巨頭（三星電子，SK海力士，美光）的天下。特別是在AI服務(wù)器引領(lǐng)市場發(fā)展的當(dāng)下，具備高技術(shù)含量的內(nèi)存產(chǎn)品是市場渴求的，這也為三巨頭的發(fā)展提供了更多商機。
目前，三星電子、SK海力士和美光都在加大10nm級制程DRAM的研發(fā)投入，包括第四代(1α nm)和第五代 (1β nm) 版本，以生產(chǎn) HBM、DDR5和低功耗LPDDR5等高端內(nèi)存產(chǎn)品。
從DRAM三巨頭的制程節(jié)點發(fā)展歷程來看，它們在2016-2017年進(jìn)入1X(16nm-19nm)階段，2018-2019年為1Y(14nm-16nm)，2020年進(jìn)入1Z(12nm-14nm)階段。近三年，則朝著更先進(jìn)的1α（約13nm）、1β（10nm-12nm）、1γ（約10nm，1β的增強版）制程工藝技術(shù)邁進(jìn)。與1α相比，1β在16Gbit的容量下，能效提高約15%、內(nèi)存密度提升35%以上。
2022年10月，三星電子在Samsung Foundry Forum 2022活動上公布了DRAM技術(shù)路線圖，當(dāng)時預(yù)計2023年進(jìn)入1β工藝階段，用于生產(chǎn)第五代10nm級DRAM產(chǎn)品，芯片容量可以達(dá)到24Gb（3GB）- 32Gb（4GB）。同年12月，三星電子開發(fā)出首款采用12nm級制程工藝的32Gb DDR5 DRAM，并與AMD一起完成了兼容性評估。近一年，三星正在開發(fā)11nm級DRAM芯片，并正在為該產(chǎn)品開發(fā)3D堆疊架構(gòu)和新材料。三星還表示，將于2026年推出DDR6內(nèi)存，2027年實現(xiàn)10Gbps的內(nèi)存原生速度。
隨著DRAM工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步，三星電子等廠商越來越多地將EUV光刻設(shè)備和相關(guān)技術(shù)引入到了內(nèi)存產(chǎn)品生產(chǎn)線。今年1月，三星電子開始量產(chǎn)基于EUV的14nm制程DDR5，該內(nèi)存產(chǎn)品將傳輸速度提升到了7.2Gbps，是DDR4的兩倍多，是目前業(yè)內(nèi)量產(chǎn)內(nèi)存的最高水準(zhǔn)。
SK海力士方面，2023年1月，該公司將1α制程的DDR5服務(wù)器DRAM用到了英特爾第四代至強可擴(kuò)展處理器，并在業(yè)界首次獲得認(rèn)證。2023年5月，SK海力士完成了1β的技術(shù)研發(fā)工作，采用“HKMG（High-K Metal Gate）工藝，與1α DDR5相比，功耗降低了20%。該公司計劃在2024上半年將1β工藝用于LPDDR5T、HBM3E等高性能產(chǎn)品。
近日，有媒體報道稱，SK海力士正在與臺積電結(jié)成聯(lián)盟，旨在通過匯集兩家公司在AI芯片封裝方面的技術(shù)專長，鞏固它們在AI芯片市場的地位。據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，SK海力士與臺積電形成了One Team戰(zhàn)略，包括合作開發(fā)第六代HBM，即HBM4。在此之前，SK海力士擬擴(kuò)大其HBM的生產(chǎn)設(shè)施投資，以滿足市場對高性能AI產(chǎn)品的需求。按照SK海力士的計劃，該公司對硅通孔(TSV)相關(guān)產(chǎn)線的投資將比2023年增加一倍以上，力圖將產(chǎn)能翻倍，并計劃在2024上半年開始量產(chǎn)其第五代高帶寬內(nèi)存產(chǎn)品HBM3E。作為英偉達(dá)HBM內(nèi)存的合作伙伴，SK海力士目前在HBM市場處于領(lǐng)導(dǎo)地位。此前有報道稱，該公司將在2026年大規(guī)模生產(chǎn)HBM4，用于下一代AI服務(wù)器系統(tǒng)。
為了加快HBM3E和HBM4的量產(chǎn)腳步，SK海力士正在部署相關(guān)產(chǎn)線和設(shè)備。今年2月底，韓媒 etnews報道稱，SK海力士將在今年引入8臺EUV光刻機，以推動高性能內(nèi)存產(chǎn)品的技術(shù)演進(jìn)和量產(chǎn)。
據(jù)悉，SK海力士現(xiàn)有5臺EUV光刻機，到今年末，若加上韓媒報道的8臺，其擁有的EUV光刻機總數(shù)將達(dá)到13臺，可大幅提升EUV光刻能力。該公司在第四代10納米級制程工藝1α首次引入EUV設(shè)備，當(dāng)時僅在1個芯片生產(chǎn)步驟中使用，而到了目前的1β制程階段，EUV使用步驟提升到了4個。至于正在研發(fā)的1γ（或1c）制程工藝，據(jù)etnews透露，EUV使用量將進(jìn)一步提升至6個步驟。
除了在DRAM制程工藝方面采用新技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備外，SK海力士和三星電子還在封裝材料方面進(jìn)行著新技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)。
三星和SK海力士都在考慮在其下一代DRAM中使用模壓填充（MUF）技術(shù)。三星最近對3D堆棧（3DS）內(nèi)存進(jìn)行了大規(guī)模的MR MUF工藝測試，結(jié)果顯示與現(xiàn)有的TC NCF（熱壓非導(dǎo)電膜）相比，吞吐量有所提高，但物理特性有所下降。
傳聞三星電子的一位高管在去年下令對MUF技術(shù)進(jìn)行測試，得出的結(jié)論是MUF不適用于HBM產(chǎn)品，最為合適的對象是3DS RDIMM。一般情況下，3DS RDIMM采用硅通孔（TSV）技術(shù)制造，主要用于服務(wù)器內(nèi)存產(chǎn)品。硅通孔就是在晶圓或Die上穿出數(shù)千個小孔，實現(xiàn)硅片堆疊的垂直互連通道，而MUF則是實現(xiàn)上下連接，縮小相互之間間隙的材料，有助于緊密凝固和結(jié)合各種垂直堆疊的芯片。
MUF是一種環(huán)氧樹脂模塑化合物，在SK海力士成功將其應(yīng)用于HBM2E生產(chǎn)后，受到了芯片行業(yè)的關(guān)注。SK海力士使用的這種化合物是與Namics合作生產(chǎn)的。三星計劃與SDI合作開發(fā)自己的MUF化合物，而且已經(jīng)從日本訂購了MUF所需要的相關(guān)設(shè)備，以實現(xiàn)更先進(jìn)的封裝工藝，提高生產(chǎn)效率。
上面介紹的是韓國兩大DRAM巨頭的制程工藝研發(fā)和內(nèi)存產(chǎn)品量產(chǎn)情況，下面看一下另一大巨頭美光的情況。
2022年11月，美光將1β DRAM產(chǎn)品送往客戶的產(chǎn)品驗證流水線，率先進(jìn)入了1β節(jié)點，且對下一代1γ制程工藝進(jìn)行初步的研發(fā)設(shè)計。2023年，美光正式量產(chǎn)1β DRAM，具體來看，該產(chǎn)品是16Gb容量版本的DDR5內(nèi)存，目前，美光的1β技術(shù)已應(yīng)用至該公司多種內(nèi)存解決方案，包括采用16Gb、24Gb和32Gb DRAM裸片的DDR5 RDIMM和MCRDIMM，以及采用16Gb和24Gb DRAM裸片的LPDDR5X、HBM3E和GDDR7。
目前，1β是全球最先進(jìn)的量產(chǎn)DRAM制程節(jié)點，隨著1β量產(chǎn)出貨，美光正在加快下一代技術(shù)研發(fā)，據(jù)悉，該公司計劃于2025年量產(chǎn)1γ DRAM，該制程產(chǎn)品將會先在臺中有EUV設(shè)備產(chǎn)線量產(chǎn)。
今年2月底，美光宣布開始量產(chǎn)HBM3E內(nèi)存，其24GB 8H HBM3E產(chǎn)品將供貨給英偉達(dá)，今年第二季度開始發(fā)貨，將應(yīng)用于NVIDIA H200 Tensor Core GPU。
官方資料顯示，美光的HBM3E基于1β制程工藝，采用TSV封裝、2.5D/3D堆疊，數(shù)據(jù)傳輸速度可達(dá)1.2TB/s。
為了降低高性能DRAM的生產(chǎn)成本，美光多路并進(jìn)，沒有完全依賴EUV設(shè)備。近日，美光宣布計劃采用日本佳能（Canon）的納米壓印技術(shù)（NIL）。美光詳細(xì)介紹了如何將納米壓印技術(shù)應(yīng)用于DRAM生產(chǎn)，納米壓印是指將帶有半導(dǎo)體電路圖的光罩壓印在晶圓上，通過單一的印記就能在適當(dāng)?shù)奈恢眯纬蓮?fù)雜的2D或3D電路圖，只需對光罩進(jìn)行改進(jìn)，甚至有能力生產(chǎn)2nm芯片。
納米壓印技術(shù)有助于解決DRAM制程中的一大挑戰(zhàn)：隨著沉浸式曝光分辨率的提升，曝光層數(shù)不斷增加，導(dǎo)致必須增加更多的曝光步驟。傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)在繪制DRAM層圖案時存在困難，而納米壓印則可以實現(xiàn)更精細(xì)的圖案打印。與沉浸式曝光相比，納米壓印的成本僅為其20%，使其成為一個極具成本效益的解決方案。不過，納米壓印技術(shù)并不能完全替代EUV在DRAM生產(chǎn)線上的應(yīng)用，只能部分采用和替代。
美光表示，將會在今年3月18日召開的全球AI大會上分享更多有關(guān)其AI服務(wù)器內(nèi)存產(chǎn)品和發(fā)展路線圖的信息。
?03結(jié)語
在經(jīng)過2022和2023上半年的低迷之后，全球DRAM市場在2023下半年迎來了復(fù)蘇，使得各大內(nèi)存廠商終于可以喘口氣了，兩年的苦日子使這些廠商的營收和產(chǎn)能利用率大幅下滑，隨著新周期的到來，存儲芯片，特別是內(nèi)存芯片市場的繁榮期再次歸來，相關(guān)廠商又要回到半導(dǎo)體行業(yè)營收榜單前列了。
隨著AI的火爆，相關(guān)服務(wù)器系統(tǒng)對內(nèi)存，特別是高性能產(chǎn)品的需求持續(xù)提升。各大DRAM廠商，特別是行業(yè)三巨頭都在加快先進(jìn)制程工藝技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)，量產(chǎn)產(chǎn)品也是你追我趕。預(yù)計這種情況將在未來兩三年內(nèi)持續(xù)下去。
另外，在市場需求和先進(jìn)工藝技術(shù)雙重驅(qū)動下，全球排名第四及之后的DRAM廠商與行業(yè)三巨頭之間的市占率和營收差距很可能會進(jìn)一步加大，這從近3年的營收和市占率榜單中就可以看出來。
下載ECAD模型
