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韩国芯片,想再赢一次

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韩国芯片,想再赢一次

韩国曾经是一个农业国家,1960年代开始工业化进程,其半导体产业的历史始于1965年,最早以半导体组装起家。在诸多芯片板块中,韩国最为成功的当属其在存储领域所取得的地位。

在70-80年代DRAM和闪存概念开始发展的时候,韩国并没有存在感。1984年之前,以英特尔为代表的美国芯片制造商是主要的内存芯片玩家。1984-1994年期间,日本芯片制造商对DRAM发起猛攻,超越美国主导了内存市场,也因此,1985年以存储起家的英特尔退出了DRAM业务,开始转攻CPU。但是1994年-2004年的十年,韩国的存储芯片厂商一路过关斩将登上存储的主舞台,且一直持续到现在。

全球内存DRAM和NAND闪存收入的地理分布

在传统存储领域,韩国已经赢了一次,韩国一个这么小的国家贡献了世界近三分之二的内存芯片,韩国的三星和SK海力士是韩国乃至全球存储行业的霸主。根据2022年的数据,三星电子和SK海力士占据了全球NAND闪存芯片约50%的市场份额。在DRAM领域,这两家公司更是占据主导地位,占据了全球近70%的市场份额。现在,韩国想在存储领域再赢一次,怎么赢呢?

韩国在存储芯片大获成功的几点原因

知史可明鉴,首先,让我们来看看韩国在存储芯片领域是如何获得成功的呢?

大额的研发投入:1983年,三星开始积极进军半导体领域,从DRAM开始入手。SK海力士也是这时候诞生,由现代汽车建立。在1987-1992年间,三星公司的平均资本支出占收入的比例为39.8%,几乎是行业平均水平21%的近两倍。在DRAM方面的研发投入也是其他竞争对手的两倍。正是这些巨额的投资才让三星在1992年成为全球收入最高的DRAM生产商,如今,三星占据全球43%的DRAM市场份额(2021年IC insights的数据)。

向下一代晶圆尺寸及时过渡:三星等韩国DRAM生产商率先投资更大直径的晶圆。这种策略带来了丰厚的回报,因为设备供应商为最初的少数(冒险)客户提供折扣。在 90 年代初期,该行业可以选择从 6 英寸晶圆转移到 8 英寸晶圆。但这段时间恰逢DRAM市场衰退,日本芯片制造商对投资8英寸产能尤为犹豫。然而,资本雄厚的三星则没有这样的顾虑,是业内第二家(仅次于IBM)转向8英寸晶圆的公司。也因此,三星在8 英寸设备价格上获得了15%的折扣,并早早受益于8英寸制造的1.8倍更高的生产率。在当时竞争激烈的DRAM产业中,无论是设备折扣优势还是良率的提高,都让三星尝到了不小的甜头。

同样,在2000年代初期从8英寸到 12 英寸晶圆的转变中,三星也是早期参与者。三星获得了24%的设备价格折扣,过渡到12英寸之后,三星的制造生产力提高了2.3倍。这为三星在2000年代初期扩大了市场份额。

逆势扩产,价格战击败竞争对手:在2008年左右,DRAM价格跌破成本价,然而三星电子却将前一年的利润全部用于扩大产能,通过增大产能来发动价格战,一举击败了德国的奇梦达和日本国家队尔必达。

低成本制造的优势:就生产制造而言,韩国要比美国和日本的制造成本更低,韩国的企业所得税在25%范围内,美国和日本为35%-40%。韩国的劳动力成本也明显较低。再加上当时韩国政府对企业给予了5-10年的免税期和低息贷款等支持。所有这些都使得在韩国生产制造存储芯片的成本更低,这一因素也在韩国存储领域的成功中发挥了重要的作用。

韩国在存储芯片上的成功还有诸多因素的影响,包括天时地利人和,政府的支持等等。总的来说,韩国半导体产业的崛起离不开多方面的支持和努力。

在存储领域的继续进击

近年来,随着中国等国家在存储领域的崛起,韩国存储产业的地位已经不再稳固。因此,韩国存储企业需要加强技术创新,提高产品竞争力,才能在激烈的市场竞争中占据一席之地。

在NAND Flash领域,最重要的是持续的性能改进和每比特成本的降低,因此,为了降低每比特成本,需要增加堆叠层数,同时降低堆叠层之间的间距。如今各厂商在3D NAND 盖楼方面的竞争异常激烈。在3D NAND增加层数方面,SK海力士处于领先地位。目前SK海力士的3D NAND存储器为238层,2022年11月,三星宣布一开始量产其大概为236层的3D NAND存储器,这是其第八代V-NAND。而且SK海力士在ISSCC 2023的会议上,提交了一篇论文,展示了他们开发出300层以上的3D NAND技术,可以以194GBps的速度读取数据。

而在DRAM领域,其在工艺上的演进和扩展呈现出放缓趋势,Techinsights分析师指出,随着10nm制程的临近,DRAM在晶圆上定义电路图案已经接近基本物理定律的极限。由于工艺完整性、成本、单元泄漏、电容、刷新管理和传感裕度等方面的挑战,DRAM存储单元的缩放正在放缓。而且即使是通过EUV光刻,平面缩放也不足以在下一个十年提供行业所需的位密度改进。