存儲器晶元領域，主要分為兩類：易失性和非易失性。易失性：斷電以後，存儲器內的信息就流失了，例如 DRAM，主要用來做PC機內存(如DDR)和手機內存(如LPDDR)，兩者各佔三成。非易失性：斷電以後，存儲器內的信息仍然存在，主要是快閃記憶體（Nand FLASH 和 NOR FLASH），NOR 主要應用於代碼存儲介質中，而 NAND 則用於數據存儲。

依2017年初計，DRAM方面，三星月產能12英寸40萬片，海力士 30萬片及美光33萬片，而NAND快閃記憶體，三星為40萬片，海力士為21萬片，美光與intel為27萬片，及東芝與西數(原閃廸)為49萬片，總計全球存儲器的月產能約為12英寸矽片240萬片。

三星的平澤廠取名Fab18, 2017 Q2量產，生產第四代64層3D NAND 快閃記憶體，第一階段月產能為40,000-50,000片，占生產線的設計產能200,000片的1/4，投資金額為27.2-31.7億美元。

目前三星的西安廠量產64層3D NAND快閃記憶體，每個12英寸矽片約有780 個256GB的管芯，當平均成品率達85%時，成本估計每個是3美元，相當於主流 2D NAND 工藝16Gb容量的價格。

而20納米的 DDR4 8Gb，每個12英寸矽片約950-1100個管芯，成品率也為85%時，每個12英寸晶園成本為1450美元，計及封裝與測試成本後，每個管芯的成本為1.79-2.24美元。

所以，未來無論是3D NAND，或者是DRAM，比拼的是每顆管芯的成本，顯然成本的壓力很大。

DRAM、NAND FLASH、NOR FLASH三大存儲器分析

1） DRAM

動態隨機存儲器（Dynamic RAM），「動態」兩字指的是每隔一段時間，要刷新充電一次，否則內部的數據即會消失。這是因為DRAM的基本單元是一個晶體管加一個電容，並用電容有無電荷來表示數字信息0和1，電容漏電很快，為防止電容漏電而導致讀取信息出錯，需要周期性地給DRAM的電容充電，故DRAM速度比SRAM慢。

另一方面，這種簡單的存儲模式也使得DRAM的集成度遠高於SRAM，一個DRAM存儲單元僅需一個晶體管和一個小電容，而每個SRAM單元需要四到六個晶體管和其他零件，故DRAM在高密度（大容量）以及價格方面均比SRAM有優勢。SRAM多用於對性能要求極高的地方（如CPU的一級二級緩衝），而DRAM則主要用於計算機的內存條等領域。

圖：DRAM的器件單元圖示及其不同容量的剖面結構圖

DRAM每一次製程的更新換代，都需要大量的投入，以製程從30 nm更新到20 nm為例，後者需要的光刻掩模版數目增加了30%，非光刻工藝步驟數翻倍，對潔凈室廠房面積的要求也隨著設備數的上升而增加了80%以上，此前這些成本都可以通過單晶圓更多的晶元產出和性能帶來的溢價所彌補，但隨著製程的不斷微縮，增加的成本和收入之間的差距逐漸縮小。故各大廠商開始研究Z方向的擴展能力，三星率先從封裝角度實現3D DRAM，採用TSV封裝技術，將多個DRAM晶元堆疊起來，從而大幅提升單根內存條容量和性能。

圖 ：DARM的全球市場規模

2）NAND Flash和NOR Flash

為更好地講述NAND Flash和NOR Flash這兩大存儲產品，我們首先來認識一下Flash技術。 Flash存儲器：又稱快閃記憶體，它是一種非易失性存儲器。快閃記憶體的存儲單元是場效應晶體管，是一種受電壓控制的三端器件，由源極（Source）、漏極（Drain）和柵極（Gate），以及襯底組成，在柵極與硅襯底間有二氧化硅絕緣層，用來保護浮置柵極中的電荷不會泄漏。 NAND的擦和寫均是基於隧道效應，電流穿過浮置柵極與硅基層之間的絕緣層，對浮置柵極進行充電（寫數據）或放電（擦除數據）。而NOR擦除數據仍是基於隧道效應（電流從浮置柵極到硅基層），但在寫入數據時則是採用熱電子注入方式（電流從浮置柵極到源極）。

圖:Flash存儲器的結構單元示意圖

**NAND Flash:**NAND是目前快閃記憶體中最主要的產品，具備非易失，高密度，低成本的優勢。在NAND快閃記憶體中，數據是以位（bit）的方式保存在Memory Cell中，一個Cell存儲一個bit，這些Cell或8個或16個為單位，連成bit line，而這些line組合起來會構成Page，而NAND快閃記憶體就是以頁為單位讀寫數據，以塊為單位擦除數據，故其寫入和擦除速度雖比DRAM大約慢3-4個數量級，卻也比傳統的機械硬碟快3個數量級，被廣泛用於 eMMC/EMCP，U盤，SSD等市場。

**NOR Flash:**NOR Flash 的特點是晶元內執行（XIP，Execute In Place），即應用程序不必再把代碼讀到系統RAM中，而是可以直接在Flash快閃記憶體內運行。NOR 的傳輸效率很高，讀取速度也比NAND快很多，在1~4MB的小容量時具有很高的成本效益，然而其擦除是以64-128KB的塊為單位進行的，執行一個寫入/擦除操作的時間為5s，而NAND器件的擦除則是以8-32KB的塊為單位進行，執行相同的操作最多只需要4ms，故其很低的寫入和擦除速度大大影響到它的性能。此外，NOR的單元尺寸幾乎是NAND flash的兩倍，故在成本上也不具備優勢，這使得NOR的使用範圍受到了更大的限制，不少曾屬於NOR的市場也慢慢被其他存儲器所奪取，但NOR flash廠商也並沒有坐以待斃，而是積極開拓汽車電子等物聯網市場。近年來NOR flash市場規模持續萎縮。

半導體存儲器市場被三星、海力士、美光等寡頭壟斷

半導體存儲器是一個高度壟斷的市場，其三大主流產品DRAM，NAND Flash，NOR Flash更是如此，尤其是前兩者，全球市場基本被前三大公司佔據，且近年來壟斷程度逐步加劇。以DRAM和NAND兩種主要存儲晶元為例，DRAM市場由韓國三星、海力士和美國美光科技三家佔據，而NAND Flash市場幾乎全部被三星、海力士、東芝、閃迪、美光和英特爾等六家瓜分。其中三星居壟斷地位，2017年它的DRAM 佔全球的45.8%及NAND佔37%。

DRAM市場發展史

DRAM領域經過幾十年的周期循環，玩家從80年代的40~50家，逐漸減少到了08年金融危機之前的五家，分別是：三星(韓)、SK海力士(韓)、奇夢達(德)、鎂光(美)和爾必達(日)，五家公司基本控制了全球DRAM供給，終端產品廠商如金士頓，幾乎沒有DRAM生產能力，都要向它們採購原材料。按照常理來說，格局已經趨穩，價格戰理應偃旗息鼓，可惜的是，韓國人並不答應，尤其是三星。

三星充分利用了存儲器行業的強周期特點，依靠政府的輸血，在價格下跌、生產過剩、其他企業削減投資的時候，逆勢瘋狂擴產，通過大規模生產進一步下殺產品價格，從而逼競爭對手退出市場甚至直接破產，世人稱之為「反周期定律」。在存儲器這個領域，三星一共祭出過三次「反周期定律」，前兩次分別發生在80年代中期和90年代初，讓三星從零開始，做到了存儲器老大的位置。但三星顯然覺得玩的還不夠大，於是在2008年金融危機前後，第三次舉起了「反周期」屠刀。

2007 年初，微軟推出了狂吃內存的Vista操作系統，DRAM廠商判斷內存需求會大增，於是紛紛上產能，結果Vista 銷量不及預期，DRAM 供過於求價格狂跌，加上08 年金融危機的雪上加霜，DRAM 顆粒價格從2.25 美金雪崩至0.31 美金。就在此時，三星做出令人瞠目結舌的動作：將2007 年三星電子總利潤的118%投入DRAM 擴張業務，故意加劇行業虧損，給艱難度日的對手們，加上最後一根稻草。

效果是顯著的。DRAM價格一路飛流直下，08年中跌破了現金成本，08年底更是跌破了材料成本。2009年初，第三名德系廠商奇夢達首先撐不住，宣布破產，歐洲大陸的內存玩家就此消失。2012年初，第五名爾必達宣布破產，曾經佔據DRAM市場50%以上份額的日本，也輸掉了最後一張牌。在爾必達宣布破產當晚，京畿道的三星總部徹夜通明，次日股價大漲，全世界都知道韓國人這次又贏了。

至此，DRAM領域最終只剩三個玩家：三星、海力士和鎂光。爾必達破產後的爛攤子，在2013年被換了新CEO的鎂光以20多億美金的價格打包收走。20億美金實在是個跳樓價，5年之後，鎂光市值從不到100億美元漲到460億，20億美元差不多是它市值一天的振幅。

中國存儲器三大陣營成形：福建晉華、合肥長鑫與紫光集團扛起大旗

中囯己有三家企業向存儲器晶元製造發起衝鋒，分別是武漢長江存儲的32層3D NAND快閃記憶體；福建晉華的是32納米的DRAM利基型產品；以及合肥長鑫(睿力)的19納米 DRAM。而且三家都聲稱2018年底前將實現試產，開通生產線。

如果再計及紫光分別在南京和成都剛宣布再建兩個存儲器基地，總計己有五家企業。

中國半導體業要上馬存儲器晶元製造，當時大多數人持謹慎態度，不是看輕自己，而是存儲器業的競爭太激烈。

存儲器業究竟難在那裡？可能有如下幾個主要方面：

1、未見有「新進者」

自上世紀90年代之後，全球存儲器製造廠商未見有一家「新進者」，其間奇夢達倒閉，及美光兼并了爾必達，導致在DRAM領域全球僅存三家，包括三星、海力士與美光（中國台灣地區的多家加起來佔5%，可以忽略不計）以及NAND快閃記憶體僅存四個聯合體，包括三星、東芝與西數、海力士及美光與英特爾，其中三星居壟斷地位，2017年它的DRAM 佔全球的45.8%及NAND佔37%。

2、周期起伏

存儲器業基本上的「規律」是盈利一年，虧損兩年，而三星是個例外，它獨霸天下，善於作逆向投資。如依Gartner數據，2017年全球存儲器增長64.3%，達約1200億美元，而2018年增長13.7%，及2019年下降12.9%，2020年再下降10.2%。

3、投資大，拼的是產能與成本

由於存儲器產品的特殊性，它的設計相對簡單，因此產品的線寬、產能、成品率與折舊，成為成本的最大項目。任何新進者，由於產能爬坡，折舊等因素幾乎無法與三星等相匹敵，所以即便捨得投入巨資，恐怕也難以取勝，其中還有專利等問題。

中國半導體業面臨艱難的抉擇，現實的方案是可能在處理器(CPU)與存儲器兩者之中選一，眾所周知，處理器己經投入近20年，龍芯的結果是有成績，但是難予推廣應用。所以只能選擇存儲器是眾望所歸，僅是感覺難度太大，多數人在開始時表示猶豫而己。如今「木己成舟」，只能齊心協力，努力拚搏向前。

從存儲器產品中的DRAM產業來看，中國在發展策略上已有逐步收斂之勢，並非雜亂無章。以技術布局的角度觀察，中國DRAM領域中除了繪圖用內存未有廠商布局，其他都有廠商按照計劃發展中。

中國DRAM產業目前已有福建晉華、合肥長鑫兩大陣營。福建晉華專註利基型內存的開發，主攻消費型電子市場，有望憑藉著中國本有的龐大內需市場壯大自身產能，甚至在補貼政策下，預估最快2018年底可能將影響國際大廠在中國市場的銷售策略，並且有機會取得技術IP走向國際市場。

相較於福建晉華避開國際大廠的主力產品，合肥長鑫直搗國際大廠最核心的行動式內存產品。行動式內存已是內存類別中佔比最高的產品，其省電技術要求極高，開發難度相當高。然而，中國品牌手機出貨已佔全球逾四成，倘若LPDDR4能順利量產並配合補貼政策，中國政府進口取代的策略即可完成部分階段性任務。

觀察中國在NAND Flash領域的發展，以紫光集團旗下的長江存儲為中國最快成軍的開發廠商，初期也將以中國內需市場的布局為主。由於長江存儲開發早期技術力不足，難以與一線大廠相抗衡，預估其初期產品會以卡碟類為大宗。隨著長江存儲技術發展來到64/96層才有機會進軍SSD市場，但此市場技術競爭相當激烈，沒有中國政府的支持，短期會難以在成本上取得優勢，利用中國內需市場壯大自己將是紫光集團未來可行的策略。

而武漢新芯隨著長江存儲的成立後，將專註於NOR Flash的開發，雖然長江存儲的NAND Flash試產線暫放在武漢新芯，但隨著長江存儲於武漢未來城基地建構完成後，未來也將各自獨立。

以目前現況來看，中國發展存儲器的策略能否成功，未來的3~5年將是極其重要的關鍵期，特別是強化IP的布局，中國政府以及廠商未來必須憑藉內需市場、優秀的開發能力，以及具國際水平的產能，取得與國際廠商最有利的談判籌碼，才有機會立足全球並佔有一席之地。

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