[原创] DRAM竞争的新时代
2020-08-26
14:00:04
来源: 半导体行业观察
笔者最初是在2019年第三季度首次意识到DRAM出货数量的变化。2011年以后每个季度的DRAM出货数量基本维持在40亿个左右（图1）。然而，DRAM的出货金额在2018年第三季度达到顶峰并开始逐步下滑，且在2019年陷入“存储半导体危机”，后来DRAM出货金额虽然没有恢复，出货数量却远超40亿个，达到48.3亿个。而且，这种“居高不下”一直持续到2020年的第二季度。
图1：每个季度的DRAM出货金额、出货数量推移。（~2020年第二季度）（图片出自：笔者根据WSTS的数据制作了此图。）
我们再回过头来看看1991年以来DRAM的出货数量变化。1991年至2002年，DRAM出货数量缓慢推移。然而，2003年至2011年，出货数量急剧增长。这是由于以中国为代表的亚洲诸国的经济迅猛发展，以及手机（后来的智能手机）、PC、数码家电等电子产品的迅猛发展，导致DRAM的生产获得增长。
然而，中国台湾的小规模DRAM厂家逐步被淘汰、从德国Infineon Technologies分离出来的Qimonda在2009年破产、Elpida也在2012年宣布破产且被镁光收购。结果，DRAM厂家集中在了三星电子、SK海力士、镁光科技三家公司。（图2）
图2：各家DRAM厂家的市场占比（~2020年第一季度）。（图片出自：笔者根据DRAMeXchange的数据制作了此图。）
三家公司深知“DRAM一旦供给过剩，就会价格暴跌”的道理，因此三家公司在关注其他厂家的同时调整自身的生产。而且，在三家公司的“不言而喻的默契”之下，每个季度DRAM的出货数量保持在40亿个。
2019年第二季度DRAM的出货数量达到39.5亿个，同年第三季度出货数量骤增至48.3亿个（图3），同年第四季度达到48.9亿个，2020年第一季度达到44.7亿个，同年第二季度为46.1亿个，出货数量持续居高不下。
图3：DRAM的出货数量、出货金额的推移。（2015年第一季度--2020年第二季度）（图片出自：笔者根据WSTS的数据制作了此图。）
从上文可以看出，DRAM已经进入了出货数量居高不下的形势，原因究竟是什么呢？是不是三家DRAM厂家放弃了“不言而喻的默契”？本文就此展开论述。
首先说结论，对进军DRAM行业的中国厂家持有警惕态度的镁光开始迅速扩大生产，此外，三家DRAM厂商手握大权、且正在将主战场从智能手机转移至服务器方向，因此三家厂商都开始了增产。笔者认为，在MPU（处理器）存在供给不足的情况下，增产DRAM可能会引起存储半导体危机、或者带来连带效应的危险情况。
在 2020年5月17日-20日举行的线上存储半导体国际学会--国际存储半导体研讨会（International Memory Workshop，IMW 2020）上，镁光的 Shigeru Shiratake先生公布了尖端DRAM量产的相关Road Map（图4）。
图4：三星电子和镁光的尖端DRAM的量产Road Map。（图片出自：笔者根据Shigeru Shiratake (Micron),”Scaling and Performance Challenge of Future DRAM”, IMW2020的资料以及笔者调查的资料，制作了此图）
从上图可以看出，镁光是以2019年1Z、2020年1α、2021年1β、2022年1γ、2023年1δ的形式，即“一年一代”的步骤量产尖端DRAM。一直以来镁光都是和图4中的三星一样以“两年一代”的形式量产尖端DRAM。然而，2019年以后，镁光将方针改为了“一年一代”。
此外，从TrendForce的Memory & Storage Division的Avril Wu先生在Web Seminar（2020年6月召开）上公布的数据来看，在2020年第一季度，DRAM销售额排名第三的镁光的晶圆月度投入数（Wafer Input）超过了SK海力士（图5），镁光和SK海力士的差距在同年第二季度达到了10k。因此，未来镁光的销售额排名有可能会超过SK海力士，成为第二。
图5：DRAM厂家的晶圆投入数（单位：
k
/月）。（图片出自：Avril Wu, “Must-Know Memory Market Movements: An Industry Transformed by the Pandemic”、TrendForce举行的2020年6月的Web Seminar的发布资料。）
从上文可知，镁光正试图引领DRAM的尖端技术、且正努力超过SK海力士的晶圆投入量，以获得DRAM销售额TOP2的宝座。那么，是什么促使镁光采取这样的行动了呢？
回顾DRAM的历史，一般情况下，市占率较低的企业和财务状况不佳的企业容易陷入破产、放弃事业的困境。首先，在2000年以前，几乎所有的日本DRAM厂家都放弃了DRAM的生产。其次，在2000年代，
中国
台湾的小规模DRAM厂家也开始撤退。后来，如上文所述，2009年Qimonda倒闭、尔必达存储半导体也在2012年倒闭、被镁光收购。
在如今的中国，ChangXin Memory Technologies（CXMT）和紫光集团这两家公司正试图加入尖端DRAM的行列。笔者认为这两家公司能够量产1X代的尖端DRAM的可能性较低，但是，万一如果有某家中国企业成功量产的话，那么来自中国的DRAM将会席卷全球，很可能会引起DRAM市场的激烈竞争。
真的发生以上情况，多少会对TOP1的三星电子造成一定打击，但影响不会很大。此外，背后有大型财团支撑的SK海力士应该也不会倒闭。但是，毫无背景的、三家公司中市占率最低的镁光可能会面临较大风险。
总之，现在的镁光抱着“下一家倒闭的公司可能是镁光”这样的警惕态度。而且，为了在最艰难的环境下获得生存，镁光定下了引领先进技术、很有必要确保TOP2地位的目标。镁光的这些行动与增加出货数量不无关系。
我们再看下图5。不仅是镁光，三星和SK海力士都计划在2020年增加DRAM的晶圆投入量。晶圆投入量增加的话，吐出量（Out Put）自然也会增加。因此，2019年第三季度以后DRAM的出货数量之所以居高不下主要是因为三家DRAM厂商增加了晶圆的投入量。
那么为什么三家厂商在同一时间增加晶圆的投入量呢？可能是三星和SK海力士看到镁光的增产，怀着“绝对不要落后于镁光”的竞争心态增加了晶圆的投入量。尤其是处在TOP2的SK海力士，这种心态或许更强！
但是笔者却认为真正的原因不在此。那么，三家厂商增加晶圆投入量的原因何在呢？
图6是TrendForce的Memory & Storage Division的Mark Liu先生在2020年6月召开的Web Seminar上公布的各种用途的DRAM的生产量（以2Gb为换算单位），2019年及以前为实绩、2020年以后为预测。从图6我们可以看出以下内容。
图6：各种用途方向的DRAM的生产量（单位：以2Gb换算，100万个）（图片出自：笔者根据Mark Liu , “The Opportunities and Challenges for Server Supply Chain After Pandemic”, TrendForce举办的2020年6月的Web Seminar的数据制作了此图。）
2014年之前，PC方向的DRAM用量最大！然而，2015年开始，“主角光环”从PC转移到了智能手机。据TrendForce预测，在2021年之前，智能手机方向的DRAM将会占最大份额，而且，2022年以后，DRAM的主战场将会从智能手机转移到服务器。
总之，牵引着DRAM的电子产品经历了PC、智能手机，如今开始逐步向服务器转移。而且，三家DRAM厂家为了把握住服务器市场的优势，开始增加晶圆投入量，这是2019年第三季度以后DRAM出货数量居高不下的直接原因。
综上所述，自2019年第三季度以来，DRAM的出货数量一直居高不下，第一个原因是镁光处于对中国DRAM厂家的戒备，考虑到公司即使在艰难的环境下也可以得以生存，调整公司方针为“一年一代”，且为了从销售额上超过SK海力士以成为TOP2，增加了晶圆的投入量。
第二个原因（这是本质原因），DRAM的主战场正从智能手机转到服务器，三星、SK海力士、镁光为了掌握服务器市场的霸权地位，三家厂商都增加了晶圆的投入量。
从以上分析可知，三家厂家已经结束了在“不言而喻的默契”之下进行生产的时代，且正围绕服务器市场的霸权而展开了竞争。
那么，究竟是谁掌握着服务器市场DRAM的霸权呢？我们不能对此熟视无睹。如果三家厂商都开始增产，势必引起供给过剩、价格暴跌。
令笔者担忧的事情还是出现了！进入2020年，DRAM的价格高涨、在4月-6月期间，服务器方向的DRAM（32GB，DDR4）的大宗交易价格保持在143.1美元（约人民币1,001.7人民币）的高价，进入7月，下滑至134美元（约人民币938元）（图7），不仅如此，被称为大宗交易交个指数的8G DRAM（DDR4）和128G NAND（MLC）也在7月份出现了价格下滑（图8）。
图7：服务器方向的32GB DDR4 DRAM的大宗交易价格推移。（图片出自：DRAMeXchange于2020年7月31日公布的数据。）
图8:8G DRAM和128G NAND（MLC）的大宗交易价格。（图片出自：笔者根据DRAMeXchange的数据制作了此图。）
由于笔者有一种“不祥”的预感，因此也调查了每个季度的MPU（处理器）、DRAM、NAND的出货数量的推移（图9），请看下图MPU的出货数量的推移。
图9：每个季度的MPU、DRAM、NAND的出货数量（~2020年第二季度）。（图片出自：笔者根据WSTS的数据制作了此图。）
在2016年第三季度（英特尔10纳米启动失败的时候）MPU出货了1.36亿个，2019年第一季度下滑了4,800万个，为8,800万个。笔者认为主要原因如下：AMD将7纳米以及后续产品交给TSMC代工，且发布高性能的MPU，与之相对，英特尔不得不继续为14纳米延命，为了实现高性能化，不断增加Core数，结果，芯片尺寸增大、 最终导致从单个晶圆上获得的芯片数量减少。
后来，在2019年的第四季度，MPU的出货数量恢复至1.06亿个。如果说与峰值相差3,000万个的话，那么2020年第二季度的出货数量下滑到了9,900万个！在MPU供给不足的情况下，增产DRAM，DRAM会出现供过于求、价格暴跌！到底是哪家公司导致的MPU供给不足呢？
最近关于英特尔的“丑闻”不断！比方说，英特尔的CEO--Bob Swan先生在2020年7月末的2020年第二季度财报会上，承认“7纳米的启动延迟了半年（实际上是1年？）”，而且表示“在2022年之前，会决定是否在公司内部研发新一代工艺技术、还是使用外包公司？”
笔者认为，相对于可能会外包给TSMC的7纳米和眼下并未全部启动的10纳米而言，14纳米的MPU更令人担忧。在TrendForce的Mark Liu的发表中，提到了英特尔和AMD的用于服务器的MPU的技术蓝图。（图10）
图10：用于服务器的MPU的技术蓝图。（图片出自：：Mark Liu , “The Opportunities and Challenges for Server Supply Chain After Pandemic”, TrendForce举办的2020年6月的Web Seminar的资料。）
自2019年第二季度开始， AMD已经开始利用TSMC的7纳米来生产用于服务器的MPU—“EPYC”（Code Name：“Rome”），且已经公布。AMD计划在2020年第四季度销售TSMC生产的“Milan（研发代码，将EUV应用于孔中）”。TSMC已经开始量产5纳米，且尖端工艺进行得很顺利，因此MPU出货数量下滑的原因不在于AMD。
问题在于英特尔。自2020年年初以来，英特尔计划用14纳米制程生产“Xeon E”系列的用于服务器的MPU（Code Name：Comet Lake E）。但是，这款新的MPU的良率似乎不太乐观。结果导致全球MPU出货数量下滑。
就X86架构的处理器市场占比预测而言，2020年第三季度中英特尔占比65.8%，AMD占比接近34.2%（图11），未来如果英特尔继续这样，真的可能会被AMD超越。
图11：x86处理器的市场占比（2020年第三季度为预测）。（图片出自：笔者根据PassMark （CPU Benchmark）的数据制作了此图。）
但是，更令人担忧的是由于英特尔的缘故，全球MPU供给不足的问题一直得不到解决，而服务器方向的DRAM和NAND将会出现供给过剩、充斥市场、价格下滑，最终再次陷入存储半导体泡沫的困局。为了避免以上情况的发生，三家DRAM厂家需要在密切关注MPU出货数量推移的同时，生产服务器方向的DRAM。
汤之上隆 细微加工研究所所长
生于1961年，出生于日本静冈县。毕业于京都大学研究生院（硕士课程为原子核工学专业），后就职于日立制作所。此后16年中，先后在中央研究所、半导体事业部、设备研发中心、尔必达（因工作调动）、半导体前沿技术公司研发协会（即Selete，因工作调动）从事精密加工技术研发工作。2000年，被京都大学授予工学博士学位。目前，担任半导体产业和电力机械产业顾问及撰稿人，细微加工研究所所长。著有《日本“半导体”的战败》《“电器、半导体”产业大崩溃的教训》、《日本型制造业的败北，零战·半导体·电视机》。
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