内存工厂减灾，还是要靠我们

【文/科工力量赵宝瑞】

大家好，我是观察者网《科工力量》栏目主播，冬晓。11月18日，长江存储CEO杨士宁在北京微电子国际研讨会上突然爆料。长江存储64层3D NAND闪存芯片已经被用在了华为旗舰机Mate 40上。

消息一出，不少人调侃国产芯片：为内存厂家的安全生产做出了贡献。存储芯片对我们有什么意义？国产存储芯片又该如何发展呢？

国产存储芯片新闻里，总会有DRAM和闪存。它俩听起来很熟悉，跟国产存储芯片息息相关。 DRAM里面为啥有RAM？这是因为存储器分为RAM和ROM。RAM断电后数据就被清除了，ROM则可以长期存储数据。DRAM是RAM的一种。 

由于生产工艺的不同，RAM出现了两种路线。用电容充电的是DRAM，靠晶体管的是SRAM。DRAM容量大，而SRAM速度快。既然SRAM速度快，那为啥内存条不选它？答案很简单：太贵了。SRAM工艺复杂，1M外部SRAM芯片价格都要20元以上。如果做成16G内存条，一台电脑起步就要几十万。

应用在大量数据读取上，DRAM更加便宜。不过SRAM也有自己的用途，CPU处理数据快，内存搬运数据慢。SRAM可以充当二者的缓冲，这就是CPU的缓存。传输数据，不光要速度，还要有节奏。如果内存总是慢半拍，电脑速度也会下降。同步通信技术解决了这个问题，大容量的存储器会称为SDRAM，S指的就是同步。 

如果你是电脑硬件玩家，你还会听说DDR，也就是双倍速率。传统的内存只有一个车道，DDR就帮助内存变成双向车道，增加数据传输量，提高读取效率。DDR初代速率只有256兆次每秒，到了四代已经达到了2133兆次每秒，速度提升了八倍，价格也是节节高升。 

说完DRAM了，那NAND FLASH又是啥？它属于ROM。ROM全称为只读存储器，跟硬盘一样，是存储器的单独分类。NAND FLASH就是ROM的“旗下弟子”。ROM开发早期，读取容易，写数据难。厂家都是造好ROM输入数据，用户无法修改。后来的ROM，可以反复修改数据。但是这个名字叫习惯了，所以被保留了下来。 

FLASH又叫闪存，存储量大，速度更快。但是高速是要付出相应的代价——闪存的价格很高。就分化成了英特尔的NOR FLASH；和东芝开发的NAND FLASH。英特尔比较土豪，NOR FLASH价格贵速度快。东芝技术物美价廉，NAND速度慢，但是成本低。

DRAM和NAND FLASH我们的生活有什么关系？答案就是电脑内存和固态硬盘。内存芯片采用DRAM芯片，而固态两种芯片都会用。作为成本合理的高速存储方案，两种芯片不光拯救了视频后期和游戏玩家，也让生活更加高效。但是，代价就是散热、耗电和坏块。DRAM用电容放电读取数据，数据越多，电荷越多，热量越多。速度上去了，内存条温度也上去了。质量好的内存条，甚至会变成“大火炉”，导致耗电居高不下。 

除此之外，固态闪存主要使用连续存储介质，必须按“块”读取数据。固态没有坏道的概念，而是成规模的坏块。按照目前技术，固态损坏后，数据就拿不出来了。速度虽然好，安全价更高。为了保险，还是要准备机械硬盘。存储行业的发展，也像固态硬盘一样，有着高速读取的狂热，也有着数据损坏的黑色幽默。 

存储芯片的新闻，这些年离不开厂区恰到好处的大火、停电和洪水。这些魔幻灾难的源头，还要从50年前DRAM的研发说起。1964年，使用晶体管的DRAM诞生，但是成本太高，没能推广。1967年，IBM的Robert H.Dennard，申请了MOS电容存储刷新的专利。这个技术性能高、价格低、功耗更好。1969年，仙童公司商业化了这个专利，并且卖给了化工巨头霍尼韦尔、军工企业雷神公司。

不过霍尼韦尔也是聪明人，仙童技术骨干“叛逃”英特尔后，他们立刻转头找了新靠山。1970年，英特尔生产出了成熟的i1103芯片，它的读取量是1K。但是这一丁点的容量，帮助英特尔赚到了第一桶金。  

英特尔还没风光多久，Mostek就杀了出来。依靠4k和16k的DRAM，占据了超过八成市场。这家公司在85年被收购，最终成为了意法半导体（ST）的一部分。不过在收购之前，他们的技术骨干也提前跑路，创建了存储巨头美光。 

视线转向亚洲。1974年，三星的李健熙不顾反对，用私房钱买下了韩国半导体50%股份。日本的东芝、日立、NEC、富士通；韩国的三星、现代、LG、大宇。内存市场成了内卷市场，连日本钢铁都去做内存去了。

那个时候的存储芯片市场，游戏主机占了很大一部分。80年代雅达利大崩盘给储存芯片市场造成相当的影响。游戏没人玩，游戏机卖不出去，市场缩水九成。美国企业中，英特尔直接不玩了，退出了DRAM领域。

日本厂商能够内卷，靠的是政府出钱支持。他们在80年代，光刻机技术更有优势，半导体良率比美国人高出30%。因此在80年代后期，日本垄断了大部分内存市场。 

然而随后，美国政府开始下场了：1985年，美国商务部放出301调查，同时日元开始升值。在技术和价格上，日本厂商优势尽失。韩国企业，三星电子正在跟美光抱团取暖。在1986年亏损3亿美元的基础上，接盘了美光的核心技术。艰难生存是80年代韩国内存的缩影，几家韩国大厂已经砸进去了20亿美元，根本没有机会输。

有限的市场份额，难以支撑厂商的野蛮生长。1999年，西门子半导体变成英飞凌；现代半导体与LG半导体合并；IBM退出内存业务；美光合并了德州仪器存储业务；日立和NEC合并出了尔必达。

历经残酷的市场厮杀后，这些厂商，最终只剩下10家，然而这还并不是终结。韩国内存大厂海力士，当时资产负债率达到206%，把自己卖两次都还不完债。本来美光打算趁机抄底，但是海力士工会拒绝收购，于是同行只好祈祷它尽快倒闭，好让内存涨价。 

不过海力士运气好，他们将80亿美元债务折成股份。并且和中国谈好了投资，在无锡修建了20亿美元的晶圆厂，中国负责出钱。海力士接着把技术转向出货更多的NAND，拼命攒钱，残血复活。 

2012年，SK入股海力士。有了资本当大腿，海力士在厂房失火的道路上一路狂奔。亚洲厂家忙着叫惨，美光手上的资本则沉迷抄底。他们在当时收购破产厂家占据市场，再用涨价一波带走。

如此狂野的经营策略，离不开美光掌门人Steve Appleton。 他从夜班工人干起，34岁做到CEO，堪称内存肝帝。他热爱抄底厂家，更喜欢极限运动，简直是红牛的代言人。遗憾的是，他在34岁因为飞机事故去世，美光的业务也只好暂时刹车。 

时间一转，来到了2008年经济危机。欧洲企业英飞凌没有亚洲人的魄力，拒绝资助奇梦达。破产的奇梦达，专利被合肥长鑫接盘，奠定了国产DRAM的基础。日本企业尔必达在2012年宣布破产，DRAM只剩下了美国和韩国两个玩家。

闪存领域的版图，则显得更加清晰：NOR FLASH领域的玩家，是台湾华邦、赛普拉斯和兆易创新；NAND FLASH领域，则是韩国人的三星、美国的美光-闪迪、和日本人的铠侠。 

实际上，大陆在70年代，也在大力研发DRAM技术。北大物理系和中科院，一个研发一个量产，相比美国只差了5年。要知道，同时代国内研究的PMOS型大规模集成电路，也只比美国晚6年。 

1982年，“531”战略提出。无锡742厂引进东芝3英寸生产线，开始量产64K DRAM。此后，908工程落户无锡华晶，继续引进技术升级。可是这一计划审批就花了足足两年，1997年才建成投产，中国的存储芯片，经历了一次强烈的阵痛。 

台湾的半导体产业，最早起步于70年代从美国购买的技术。1980年成立的联华电子，就以此起家。1986年，台湾工研院和飞利浦成立合资公司，成为了台积电的前身。

台湾企业曾经尝试与德州仪器合作生产DRAM。但是德州仪器并不擅长DRAM，最后把内存工厂卖给了美光。这家工厂被台积电接盘，成为代工工厂。帮助台积电攒下了宝贵的技术资源。 

台湾也有DRAM的自主企业，有一个霸气的名字世界先进（Vanguard）。但是这家公司资金有限，一直发展不起来。剩下的企业也是求助外企或者代工为主，茂德找的海力士；南亚科技找美光，最后又被低价收购。

这些厂商当中，力晶没有资本站台，活得也还算滋润。2006年和日本企业尔必达合资瑞晶，一度成为台湾最先进的晶圆厂。但是美光收购尔必达后，力晶被迫卖掉瑞晶，换取技术授权。自此，台湾地区的存储行业，变成了代工的天下。 

目前存储市场中主流的NAND 闪存和DRAM两大类别，在全球有着1000多亿美金的年销售额。作为国际上重要的半导体市场，中国需要减少对国外存储芯片的依赖。

在DRAM领域，2015年，清华紫光打算收购美光科技，直接拿下DRAM和NAND闪存技术，最终并未成功。而福建晋华本想与台联电一同建厂，却因美光的起诉持续停摆，需要持续输血。合肥长鑫则借着之前的专利实现了DRAM内存供应，还获得了149亿投资。兆易创新则在近期表示，公司自研DRAM正按照原计划进行，预期明年上半年会有产品。

在NAND闪存领域，2019年9月，长江存储宣布64层 NAND闪存芯片已投入生产，今年更是进入了华为供应链。国产NAND芯片也将于2020下半年上市。兆易创新也在今年10月，推出了旗下的全国产化24nm NAND Flash产品。 

说了这么多，内存厂商为什么会失火、洪水、断电、涨价？ 

客观而言，生产芯片需要纯硅掺杂离子，还要涂好光刻胶之后蚀刻电路。高精度的工艺十分耗电，要求无尘环境，还会涉及氟化氢，卤化烃各种化学品。所以停电、污染、失火、天灾作为理由还是很充分的。 

在中文互联网上，关于三星工厂的事故，最早的记录是2007年，三年之后才出现了新的停电事故，关于其他厂家的事故报道也是寥寥无几。但是从2013年开始，各大内存厂家却突然成了各种事故的常客。

每当内存价格下跌时，一波事故总是会让内存价格暴涨。甚至厂商出事故之后，对应企业的股价还会上升。作为入门难度相对较低的芯片产业，存储芯片的价格，已经被行业巨头用充满故事的事故绑架了。 

中国的存储企业虽然刚刚起步，但是和80年代的日韩厂家一样，面临着同样的301调查和汇率冲击。专利大棒和汇率打击，这正是美国维持科技企业市场份额的利器。自力更生，才是面对这种打击的杀手锏。