长江存储：半导体业务增长原因揭秘

存储器作为信息存储的载体，不像处理器那样受人瞩目，但是它的地位不容小觑。存储器在各种智能终端产品中有着广泛的应用，是半导体产业中数量最大的一类产品，在所有芯片中占的比重超过三分之一。存储器由内存和NAND闪存占据绝对多数的比重。内存主要用于服务器、台式电脑和笔记本电脑，NAND闪存主要用于智能手机和平板电脑。

中国是全球最大的服务器、个人电脑和智能手机市场，对存储芯片的需求极大。近年来，中国采购了全球一半以上的存储芯片。关于内存和NAND闪存，中国大陆靠自主技术生产的数量到2017年竟还是零。2017年，中国进口存储芯片889亿美元，同比增长40%（中国海关数据）。2017财年，三星电子、SK海力士、美光3家公司的半导体业务在中国营收分别为254亿美元、89亿美元和104亿美元，总计447亿美元，同比上一财年增长39%，营收增长的主要原因是存储器价格的上涨。中国市场分别占这三巨头半导体产品销售额的40%、33%和51%。拜内存价格大涨所赐，三星电子半导体业务的销售额轻松超过英特尔，成为全球半导体产业最大的公司，英特尔保持了二十五年（1992—2016）的纪录就此被打破。三星电子的利润接近翻倍，达到空前的366亿美元。

美国哈根斯伯曼律师事务所一向致力于通过集体诉讼手段保护消费者权益。2018年4月27日，该律师事务所在加州北区联邦地方法院对美光、三星电子、SK海力士涉嫌操纵内存条价格发起反垄断集体诉讼。2002年，也是这家律师事务所对5家内存企业提起反垄断诉讼，当时比2018年要多了英飞凌和尔必达两家。5月31日，中国反垄断机构也启动了对于三星电子、SK海力士、美光三家存储芯片巨头的反垄断调查。《中华人民共和国反垄断法》的罚款是按照销售额的1%～10%计算的，如果裁定三大巨头存在价格垄断行为，并以2016—2017年度销售额进行处罚，那么罚金将在8亿～80亿美元之间。

2018年，全球存储器市场规模约为1700亿美元，内存和NAND闪存分别为1000亿美元和600亿美元（IC Insights数据）。存储器的市场最大，竞争最激烈，技术壁垒也相当高，是个只有全球最重量级的巨头才能参与的游戏。中国大陆厂家做好准备了吗？

2015年10月5日，南亚科总经理高启全退休，将转战紫光集团。“这完全符合他的作风，不会意外。”一位高启全的老部属表示。大概是为了顺利推进美光对华亚科的收购，高启全仍保留了华亚科董事长的职位。

高启全从台湾大学化学系毕业后赴美留学，也曾在仙童工作过，回台湾前的最后一份工作是在英特尔。他在1987年加入初创的台积电，担任过台积电一厂的厂长。1989年与吴敏求集资8亿台币共同创立旺宏电子，旺宏电子后来成为全球最大的只读存储器生产商。个性直率的高启全在旺宏电子担任执行副总时，便勇于向创业伙伴兼顶头上司的总经理吴敏求“据理力争”，最后两人不欢而散。正好台塑集团筹建南亚科，高启全被延揽担任执行副总经理。

投入内存产业三十多年的高启全，虽被台湾媒体封为“DRAM教父”，但在台湾内存业最风光的时候，他始终为人副手。当上华亚科、南亚科总经理，有了独当一面的机会时，内存却冠上“惨业”恶名。他的最大功绩，是协助台塑集团一次又一次在鬼门关之前救回南亚科、华亚科。

从一个小故事中，也许可以揣测高启全不屈不挠的缘由。高启全的大儿子娶了韩籍太太，2010年随太太从美国到韩国三星任职。他得知后大为紧张，生怕儿子与媳妇未告知三星他的身份。为避免可能的麻烦，他主动跟一位三星副总经理言明此事。结果，对方竟说：“我们没有把你们视为竞争对手。”

深感耻辱的高启全一直想把场子找回来。经过前两年的行业利好，2015年，高启全力推南亚科增资150亿～200亿台币，以便转进20纳米制程，拉近与竞争对手三星电子、SK海力士的距离。但到了7月，南亚科股价大跌，增资案暂缓。高启全相当失望，觉得南亚科的内存制程技术演进将出现停顿。正逢紫光集团意图并购美光，美光又要收购华亚科，高启全因此与赵伟国有了接触，双方关于中国大陆应大力发展存储器产业的想法一拍即合。高启全认为，韩国控制全球内存市占率高达80%、NAND闪存市占率达60%，为防止韩国掌握全球存储器芯片的供应，解决方法就是让中国大陆成为平衡韩国的另一股势力，“这样的局面对大家都有利”。高启全也赞成并一直推动紫光与美光的合作，无奈台湾当局在美光收购华亚科时特别要求美光承诺“未向紫光或任何大陆公司承诺制造DRAM及技术转移”。于是，高启全决定选择新的职业生涯，希望通过加入紫光集团来把中国大陆的存储产业做起来。高启全就任紫光集团全球执行副总裁、长江存储执行董事及代行董事长、武汉新芯首席执行官等职。

新成立的长江存储需要考虑的第一个问题是：存储芯片有内存和闪存两大类，先做哪一类呢？

我们知道，芯片市场的后来者想要追赶领先者相当之困难，但技术的变革会给市场的新进入者带来机遇，而闪存正面临着一场新的技术革命。

2D闪存达到一定密度后，电荷存储能力会大大下降，相邻存储单元的干扰也会非常严重。2013年7月，美光试产16纳米工艺的NAND闪存，这是2D闪存发展的一个里程碑式的产品，再往下走已经很困难了。2D好比是建平房，3D就是建高楼。与2D闪存相比，3D闪存不论是在物理特性还是架构上都具备很大优势，3D闪存将是NAND闪存市场的主要发展方向。2D闪存走到尽头，3D闪存的时代来临。

2013年8月，三星电子宣布业界第一款3D NAND闪存量产。三星电子称之为垂直闪存（V-NAND）。该产品基于MLC^[1]技术，实现了24层的堆叠，与20纳米平面NAND闪存相比，容量超过2倍。而且3D闪存只需要一个阶段的编程，相对需要分三个阶段编程的2D NAND闪存来说，所需设计的时间和复杂度大大减少，可靠性可以达到2至10倍，写入速度也可以翻倍。2014年5月，三星发布了基于TLC的第二代3D闪存，堆叠32层，单颗容量128Gb，所占面积仅69平方毫米，存储密度是其第一代3D闪存的2倍。

高启全认为，闪存从传统的2D转进新兴的3D后，半导体机台设备几乎都要换新，每一家存储器公司都站在同一个出发点，所以这时候长江存储进入闪存市场是对的。而内存技术每转进新一代制程仅增加20%的半导体机台设备，既存的半导体大厂的多数机台设备都已经折旧光了，新加入者要去买新设备来生产，没有竞争力可言。因此，长江存储应优先将资源放在3D闪存而非内存上。

另外，在半导体产业，专利是一个不可避免的问题，先发厂家会利用专利作为武器狙击后发厂家。从专利积累上来讲，相对于内存，国内在NAND闪存上的技术积累也相对更为乐观。中科院微电子所拥有1000多个闪存相关专利，给了长江存储很多技术支持。从市场竞争的角度来说，做NAND闪存也比做内存容易。内存已经发展了半个世纪，市场成熟且增长缓慢，全球内存市场被三星电子、SK海力士和美光三巨头霸占。NAND闪存发展时间较短，市场规模只有内存的一半且增长快速，全球还有六个主要玩家——在内存三巨头的基础上多了东芝、西部数据和英特尔，市场垄断程度要低很多。

长江存储投入超过10亿美元的研发资金，集合1800位工程师，用两年时间打造出32层的3D闪存。2015年5月11日，武汉新芯宣布3D NAND闪存的研发取得突破性进展，第一个存储测试芯片通过记忆体功能的电学验证。长江存储由此成为全球第5家能生产3D闪存芯片的厂家。当长江存储刚搞定32层闪存的时候，三星电子、海力士和美光的64层芯片已经成为主流，并正朝着96层迈进。由于差距很大，长江存储只对32层闪存进行试产。

在长江存储大举进军3D闪存的同时，竞争对手们也没有闲着。同是2015年，三星电子投资136亿美元在韩国京畿道平泽市建设专门生产存储器的12英寸厂，总产能达到每月45万片晶圆，其中一半以上产能都将用于3D闪存的生产。2017年7月，该厂首批第四代64层堆叠3D闪存产品投产。美光也于2015年在新加坡投资40亿美元扩建3D闪存的晶圆厂，2017年将月产能提升到14万片晶圆。(www.xing528.com)

2018年8月7日，在美国加州圣克拉拉召开的闪存峰会上，长江存储发布了基于飞索授权的全新NAND闪存芯片架构——Xtacking架构。Xtacking是在两片晶圆上分别独立加工外围电路和存储单元，两片晶圆各自完工后，只需一个处理步骤就可通过数十亿根金属垂直互联通道将二者接通电路，这样只需增加有限的成本就能够实现更高的存储密度。Xtacking技术属于长江存储拥有专利的自主知识产权，这一技术突破使得长江存储成为全球第3家拥有独立NAND闪存芯片架构的公司。

2019年9月2日，长江存储宣布基于Xtacking架构的64层256Gb TLC 3D NAND闪存芯片正式量产，可满足固态硬盘、嵌入式存储等主流市场的应用需求。在64层闪存芯片上，长江存储拥有完全的自主知识产权，从此摆脱了对外国企业的技术依赖。

三星电子、SK海力士等主流大厂在2018年都已经实现了96层闪存的量产。由于产能增加和市场需求低迷，2018年全球NAND闪存价格持续下降，到年底竟比年初下跌了大约70%。2019年闪存价格继续下跌，市场上主流的64层和72层闪存库存高企，使得所有大厂都放缓了96层闪存的扩产速度，这就给了长江存储一个追赶的机会。

2020年，整个闪存行业都在全面转向100层以上的堆叠，其中东芝、西部数据是112层，美光、SK海力士是128层，三星电子是136层，英特尔则做到了144层。4月，长江存储攻克128层堆叠3D QLC闪存技术，单颗闪存容量做到1.33Tb，创造了单位面积存储密度、I/O传输速度、单颗芯片容量上的三个世界第一，首次跻身全球一线阵营。为了实现对领先企业的追赶，长江存储的第三代产品跳过96层，从64层直接登上128层，这才实现了中国存储器产业的历史性的突破。

高启全在2018年底接受记者采访时曾经表示，长江存储的目标是到2023年占有全球NAND闪存市占率的20%，同时良品率也要赶上世界水准，这样不管是亏损还是盈利大家都是一样，要亏一起亏，要赚一起赚，就可以避免被市场扫地出门。如今，长江存储朝着这一目标大大迈进了一步。如果高启全的小目标能够实现，那么中国企业和消费者过去被韩系厂家收割百亿美元级别净利润的时代将成为历史。尽管长江存储离实现盈利还早，但是已经开始体现出了它的存在的重要价值。

中国大陆在3D闪存上的突破显然让国际闪存巨头们不安，它们纷纷开始提速。三星电子随即宣布正在研发160层及以上更高层数的3D闪存，SK海力士也加速推进128层3D闪存在2020年第二季度投入大规模量产。11月，美光推出全球首款176层3D闪存。英特尔直接被吓跑，将闪存业务卖给美光和SK海力士，退出竞争。长江存储就像一条鲶鱼，打破了全球闪存市场的宁静。

在闪存业务上有了一定基础后，紫光集团开始把战略重点移向内存业务。2019年6月，紫光集团在重庆两江新区组建DRAM事业群总部、DRAM研发中心和内存厂，委任高启全为首席执行官。这是紫光集团正式进军内存业务的标志。紫光集团做内存的时间较晚，也是因为需要更多的时间进行技术积累。高启全强调，技术必须要靠自主开发或合法方式获得，不能窃取；宁可放慢生产推进的进度，也要确保技术合规合法。

紫光集团内存技术的基础来自奇梦达。奇梦达破产后，其位于西安的全球第二大研发中心被浪潮收购，后更名为西安华芯半导体有限公司（简称西安华芯），保住了一个从事内存设计十年以上的工程师团队。西安华芯拥有世界先进水平的高端集成电路制造能力，初步建立起包括设计、制造和应用在内的完整的存储器芯片产业链。紫光集团收购西安华芯76%的股权，然后在奇梦达技术的基础上进行进一步的内存技术研发。

除了武汉、重庆和西安，紫光集团在其他城市还有不少半导体产业的大手笔投资。2016年，紫光集团与成都市政府达成协议，双方合作成立产业投资基金，共同在集成电路设计和制造等领域进行2000亿元的投资，其中包括300亿元的成都IC国际城项目。2017年2月，总投资2000亿元的紫光南京半导体产业基地正式动工，主要将生产3D闪存和内存。2018年10月，紫光成都12英寸3D闪存制造基地项目开工，项目总投资1600亿元，预计在2022年实现一期每月10万片的达产目标。据说为了全力建设成都工厂，南京工厂的建设都被紫光集团延后。紫光集团的投资几乎遍及神州大地，在厦门、昆明、天津、东莞都有产业或园区建设的合作。

紫光集团的基本投资逻辑还是以半导体存储为主线，从底层NAND闪存颗粒（长江存储）、移动处理器（紫光展锐）、存储产品（紫光西部数据）到企业级网络服务器（新华三）的整个链条，形成了紫光集团在半导体时代的闭环生态布局。

紫光集团的胃口之大，还是有些让人担心。全球半导体企业，除了三星电子，其他没有谁能拥有如此长的产业链。上一个号称要搞“闭环生态”的企业是乐视，乐视玩的还基本上是传统产业，“烧钱”速度比不上半导体。紫光集团能消化得了这么多方向的半导体业务吗？

从财报数据来看，紫光集团的压力还是比较大的。2019年，紫光集团实现主营业务收入766亿元，主营业务亏损145亿元，已经连续四年主营业务亏损。紫光集团的现金流压力也很大，现金余额571亿元，但一年期有息负债为851亿元。截至2019年12月31日，紫光集团总资产接近3000亿元，是十年前赵伟国入主时的200多倍，可是有息负债也达到1700亿元，这一年为此支付了92亿元的财务费用。

2020年9月，与紫光集团的五年合约期满后，高启全离开紫光集团，打算“做自己的事”，与台湾辛耘合作在湖北黄石建晶圆再生厂，初期投资1亿元。接替他的职位的是尔必达的末代社长坂本幸雄。坂本幸雄在尔必达破产后做了两件事情，一是写了一本书，叫作《非情愿的战败》，对日本内存产业的覆没心有不甘；二是来到了中国，试图利用中国的资金东山再起。坂本幸雄成立了一家叫Sino King Technology的内存设计开发公司，公司名字起得很有意思：Sino的意思是“中国”，King的意思是“王”。坂本幸雄在中国找的第一个合作方是合肥长鑫。受高启全的邀请，坂本幸雄加入了紫光集团。紫光集团计划用三年时间实现内存的量产，这将是坂本幸雄的任务。

坂本幸雄表示，他将协助紫光集团在内存事业上“清白地”自主研发，绝对不会出现类似于福建晋华因专利问题停摆的情况。

那么，福建晋华身上发生了什么严重事件而导致企业停摆？