合肥长鑫：自主量产8Gb DDR4内存芯片的背后

中国大陆于2016年一年之内同时成立了3大存储器公司，除了长江存储和福建晋华外，就是合肥长鑫集成电路有限责任公司（简称合肥长鑫）。合肥长鑫和福建晋华一样白手起家做内存，也需要解决技术来源的问题。

合肥长鑫由合肥市政府设立的合肥市产业投资控股集团以近100%的比例控股，由地方政府完全主导。合肥长鑫背靠的合肥市政府是一个被称为“风投”式的地方政府。合肥市经历了家电、面板、芯片三波高科技制造业的锻造后，形成了“地方经济→产业集群→二级市场”的“合肥模式”。合肥市政府自身也历练出了一批兼具经济和技术知识背景的官员，在高新产业的招商上非常高效与专业，其营商环境并不输于长三角和珠三角。而且，合肥市的发展遵循了由产业下游往上游跃迁的规律，每走一步都花了十年时间作为一个周期以求稳固。无论是京东方的屏幕产能、晶合的面板驱动芯片还是长鑫的存储芯片，都依赖于下游市场自发形成的海量需求。

合肥长鑫斥资72亿美元分3期工程做内存。2018年1月，合肥长鑫一厂厂房建设完成，开始设备安装。7月投片试产，工艺制程为19纳米。合肥长鑫成为全球第4家采用20纳米以下工艺制程生产内存的厂商，兆易创新的创始人兼董事长朱一明亦在此时来到合肥长鑫，接替王宁国担任首席执行官。朱一明承诺在合肥长鑫盈利之前不领一分钱工资、一分钱奖金。

全球NOR闪存市场规模到2017年时已从最高峰的50亿美元缩水超过一半，仅剩24亿美元。市场小到连市占率曾经高达25%的赛普拉斯和18%的美光都觉得没有意思了，相继退出。NOR闪存市场只剩台湾的华邦电子、旺宏电子等中小厂商在这个小池塘里挣扎。没想到，2018年以来，物联网的蓬勃发展让工业控制、5G基站、汽车智能化、真无线（TWS）蓝牙耳机等穿戴式电子设备、AMOLED面板对NOR闪存的需求骤然上升，加上巨头退出后的缺口，助推兆易创新订单爆满，年出货量蹿升至过百亿颗，成为全球第3大NOR闪存供应商。兆易创新还开发了有“物联网核心”之称的“微控制单元”（MCU）产品，成为该领域的国内龙头企业。为了完善物联网布局，兆易创新出资17亿元，以16倍的溢价收购主营传感器芯片的上海思立微电子。朱一明认为：“通过收购思立微，可以获得公司缺乏的传感器技术，从而形成存储芯片、MCU、传感器三者的协同，在物联网IoT市场将大有作为。”

朱一明的野心不止于此，他还盯上了存储器中占最大块的内存。为了达到这一目的，他快速进行了一连串的资本运作。

2017年8月，兆易创新接受国家大基金14.5亿元人民币战略入股，大基金成为兆易创新的第2大股东。

10月，兆易创新与合肥产投签订五年协定，以合肥长鑫、长鑫存储、睿力集成为运营主体，合作开展12英寸晶圆、19纳米工艺制程的存储器研发项目。

11月，兆易创新以5.3亿港币认购中芯国际0.5亿股，双方升级为战略合作关系。

兆易创新还打算通过收购北京矽成的方式获得美国矽成。是的，就是那家曾经打算收购兆易创新的美国矽成，它于2015年就被北京矽成以7.8亿美元的价格收购。可惜兆易创新的这个收购计划未能成功。

所以，兆易创新作为中国首个在全自主开发技术下能完整提供内存和闪存的全存储器供货商，和合肥长鑫有着非常密切的合作关系。这使得朱一明掌控合肥长鑫一事并不令人意外。

合肥长鑫原计划在2018年底实现8Gb DDR4内存的量产，因福建晋华事件的发生，为规避侵权风险而被迫推迟。2019年，合肥长鑫从加拿大的专利技术授权商WiLAN的子公司北极星创新有限公司（Polaris Innovations）获得了奇梦达留下的1000万份关于内存的技术文件，这些专利来自北极星创新花了3000万美元从英飞凌购得的专利组合。合肥长鑫利用这些技术在国内申请了600多项专利，另外还有上千件专利正在审核中。合肥长鑫还花费25亿美元的研发费用重新设计芯片架构，迅速将奇梦达遗留的46纳米技术提升到10余纳米技术的水平。2020年4月，合肥长鑫还与美国半导体公司蓝铂世（Rambus）签署专利许可协议，获得后者大量的内存技术专利的使用许可。蓝铂世曾经是英特尔的内存供应商，后来与英特尔翻脸，打官司向英特尔索赔39.5亿美元，理由是英特尔与美光、SK海力士合谋将它的内存芯片赶出市场，这或许让蓝铂世乐见合肥长鑫为它向美光和SK海力士报一箭之仇吧。由于拥有安全可靠的内存技术并建立了严谨合规的研发体系，合肥长鑫得以将内存的研发和生产顺利推进。

需要说明的是，奇梦达的内存技术虽然原本走的是沟槽式的路线，但也开发出了堆叠式技术并成功应用该技术做出了46纳米制程的内存。只不过这一产品还没来得及量产，奇梦达就破产了。这一技术也辗转落入合肥长鑫的手中。

2019年9月，合肥长鑫自主研发的8Gb DDR4内存芯片正式量产。尽管在制程技术上，合肥长鑫与国际内存三巨头相比还有两三年的差距，但这已经是历史性的一刻。中国大陆半导体产业继华虹NEC、中芯国际放弃生产内存之后，终于又有一家企业站出来对内存市场发起了冲击，而且做的是自主产品而非代工。2019年，中国存储器芯片净进口金额高达423亿美元，占到了芯片净进口总额的21%（中国海关数据），这一局面有望很快改善。继欧洲、日本和中国台湾相继放弃内存产业后，又有一股新生力量对韩国和美国在内存上的霸权地位发起了挑战。

2020年5月14日，京东商城上架第一个纯国产DDR4内存条——光威弈系列Pro，用的是合肥长鑫的消费级内存芯片，零售价218元。已经长达700多天没有降过价的金士顿内存，在光威弈系列Pro上架后就开始降价促销，而且价格定的是很有针对性的215元。

按照合肥长鑫内存项目的规划，2021年将完成17纳米技术研发并在第一季度实现一期项目的满产，月产能达到12万片晶圆。届时合肥长鑫可以超越台湾南亚科成为全球第4大内存厂——南亚科内存月产能仅有7万片晶圆。

2019年，全球内存市场的整体规模下跌至622亿美元，其中三星电子、SK海力士和美光的份额分别为44.5%、29%和21.5%，合计占比为95%（DRAMeXchange数据）。全球闪存市场的整体规模为460亿美元，同比减少30%，其中三星电子、铠侠和美光的份额分别为34%、19%和13%（中国闪存市场ChinaFlashMarket数据）。

中国大陆的NAND闪存和内存在2019年底相继量产，暂时赶上了市场主流产品的尾巴。而且，借着美国对中国大陆实施技术封锁的机会，中国大陆的国产存储器可以利用“支持国货”的有利环境快速成长起来。当然，中国在存储器市场上的份额还很小，短期内很难改变全球存储器市场格局。它的意义主要在于可以避免下游企业，包括华为、中兴、联想、浪潮、小米、OPPO和vivo等公司，再次出现被其他国家的存储器公司大肆收割终端产品利润的情况发生。(www.xing528.com)

中国大陆3大存储器厂商仅在武汉、南京、合肥和晋江4个城市的预计总投资就达到660亿美元，超过台湾在内存产业上累计三十年才达到的500亿美元总投资。中国大陆厂家要大举进入内存产业，也引起了国际3大内存巨头的紧张。谁都知道，依托中国政府的强大意愿和有力支持，以及中国巨大市场的支撑，在内存这种同质化程度较高的芯片产品上，中国大陆诞生世界级的内存巨头只是时间问题。

最紧张的莫过于三巨头中实力最弱的美光。如果来自中国大陆的内存席卷全球，多少会对排名第一的三星电子造成一定打击，但影响不会很大。SK海力士的背后有大型财团支撑，应该也有惊无险。而没有大腿可抱、市场份额最小的美光，毫无疑问会面临较大的风险。

而且，在SK海力士完成对英特尔闪存业务的并购后，其市场份额以2019年度数据计算为20%，将跃居全球闪存市场的第2位。韩国在全球存储器市场上的地位进一步增强，美光和市场前几名的差距被拉大。

与三星电子和SK海力士相比，美光还有一个明显的劣势，就是它没有在中国大陆建芯片制造厂，尽管它的中国市场营收占比高过三星电子和SK海力士。由于无锡厂的效益很好，海力士后来陆续投资了105亿美元，二厂又新增投资86亿美元，于2019年5月量产。^[2]无锡厂成为海力士全球单体投资规模最大、产能最大、技术最先进的内存厂。SK海力士还收购了英特尔投资的投资额高达80亿美元的大连闪存厂^[3]。2012年，三星电子在西安首期投资100亿美元，建设12英寸晶圆、20纳米以下制程工艺生产线，主要产品为闪存。这既是三星电子海外投资的最大工厂，也是中国大陆目前工艺最先进的半导体生产线，西安政府为这个项目提供了巨额财政补贴。据说三星电子西安厂为了防止技术泄露，不招聘中国大陆的工程师。2018年3月，三星电子再投资150亿美元，在西安开建存储芯片二期工程。^[4]SK海力士和三星电子在中国大陆都是两三百亿美元级别的投资，美光却仅仅投资了5.5亿美元在西安建封测基地。

怎么办？大家应该都听说过那个“熊口逃生”的故事，说的是两个人碰到熊，一个人拔腿就跑，另一个人说，你跑不过熊的。跑的人说，我跑得过你就行了。美光大概也是这么想的，它决定要让自己跑过SK海力士。

自2011年以来，全球内存的季度出货数量基本都保持在40亿个。内存三巨头深知“内存一旦供给过剩，就会价格暴跌”的道理，因此在关注其他厂家产量的同时调整自身的生产，很有默契地维持市场总供应量保持稳定。市场的平静在2019年第3季度被打破，美光率先扩大生产。美光的增产带来连锁反应，三星电子和SK海力士也都开始扩产，该季度全球内存供应量暴增至48亿个（WSTS数据），此后一直居高不下。到2020年第3季度，美光内存市场份额与SK海力士的差距缩小到仅3个百分点（TrendForce数据）。

产量一增加，价格自然就下来了。三大巨头通过增产来打压内存价格，意图让中国大陆厂家入市即亏损，消磨中国大陆厂家的竞争意志。

这也是半导体行业残酷性的表现。领跑厂家往往采用激进的折旧政策，在较短的折旧期内高价销售，获取超额利润和充沛的现金流来支持高额资本开支，设备折旧完了就打价格战，狙击追赶者，以维持领先优势。所以，正如赵伟国所说的：“在集成电路这个领域，只有前3才能生存。它并不像其他产业，你吃不到肉，可以吃点青菜。这个行业，或者吃肉，或者挨饿，没有青菜！”

一直以来，美光都是和三星电子一样，以“两年一代”的节奏进行先进制程内存的量产。2019年以后，美光将新品研发的进度改为了“一年一代”，明显提速。美光不仅要在销量上超过SK海力士，在技术上也想要领跑。对于美光来说，已经进入“生死时速”的状态。

对于中国大陆的内存厂家来说，在内存工艺制程的竞争上既有坏消息也有好消息。坏消息是，内存的工艺制程即将突破10纳米，到5纳米就必须用极紫外线光刻机才能够生产。内存市场的竞争没有手机处理器市场的竞争激烈，工艺制程的发展也相对要慢一些。业界将内存在20纳米以后的制程按照1X、1Y、1Z、1a、1β、1γ的方式命名，1X在16纳米～19纳米、1Y在14纳米～16纳米、1Z在12纳米～14纳米……2019年，各内存厂的技术进入1Z纳米阶段，预计2021年将推出1α纳米制程的内存。再过几年越过1γ后就得用到极紫外线光刻机，而中国大陆的内存厂届时能否拿到极紫外线光刻机还是未知数。

好消息是，内存10纳米以下工艺制程技术的发展困难重重，最终能走到哪里还不能确定。三星电子和SK海力士已提前导入极紫外线光刻机进行试产，但美光至今都尚未导入极紫外线光刻机。美光的策略是优先考虑将成本做到全球最低，它一方面用现有的成熟的多重图形曝光技术将内存的工艺制程继续推进到1γ纳米阶段，另一方面也很可能在观望摩尔定律能否继续有效。如果摩尔定律真的失效，那对技术相对落后、一路辛苦追赶的中国大陆内存厂无疑是件好事。

【注释】

[1]NAND闪存根据电子单元密度的差异，又可以分为SLC（单层次存储单元）、MLC（双层存储单元）、TLC（三层存储单元）和QLC（四层存储单元）。SLC速度快、价格贵、寿命长，为企业级服务器使用。MLC速度、价格和寿命都一般，逐渐退出市场。TLC原本速度慢、价格低、寿命短，凭借3D堆叠技术的成熟和应用，各项性能有着相当的提升，进一步凸显出低成本的优势，成为普通用户的主流使用。QLC成本更低、容量更大，但寿命更短，技术尚未成熟。

[2]孙权，《SK海力士增加在华投资，无锡二工厂竣工》，中新网，2019-04-22。

[3]《英特尔在华最大投资花落大连》，《经济参考报》，2015-10-22。

[4]车阳阳，《三星电子闪存芯片项目二期80亿美元投资落地》，《西安日报》，2019-12-11。