美国存储芯片巨头美光面临长江存储的控诉。
据悉,长江存储已于11月9日向美国加利福尼亚北区法院起诉美光科技有限公司(简称“美光”)及全资子公司美光消费产品集团有限责任公司侵犯其8项美国专利。
长江存储是国内最大的3D NAND Flash(闪存芯片制造)厂商。长江存储即在起诉书中称,美光在未经授权的情况下使用长江存储专利技术来与进行市场竞争,且美光未就使用上述专利支付合理费用,侵犯了长江存储的利益。
此次长江存储向美光起诉专利侵权有一定象征意义,回顾长江存储的成立和逆袭,其中不少辛酸泪。
这家2016年才成立的存储芯片制造商,仅用6年就在技术上超越了垄断几十年的三星、美光等外国同行。在“群狼环伺”的半导体产业链中,它如何成功生存下来并杀出重围的?面对国外打压,它又是如何愈挫愈勇?
01.
一部艰辛的逆袭成长史
半导体行业投资大、风险高、投资回收慢、易受周期影响,中国想要实现弯道超车困难重重,对于长期被美日韩高度垄断的存储芯片行业来说更是如此。
中国是存储芯片消费的第一大国。2021年,我国存储芯片的市场规模达到5494亿元,占全球存储芯片市场份额超过55%。众多存储产品里,最重要的是内存和闪存。
然而直到2017年,中国自主生产的内存、闪存数量仍然是0。在闪存市场,三星、海力士、西部数据、美光等美日韩厂商的市占率合计超过95%。
中国在存储芯片领域被卡脖子的程度可见一斑。
正是在如此严峻的竞争环境中,在各方的支持下,长江存储的国产自主创新之路备受瞩目。
长江存储的前身可以追溯到2006年湖北省政府和武汉市政府共同投资100亿元成立的武汉新芯。武汉新芯成立之初由中芯国际代管,计划做DRAM芯片。
2016年7月,紫光集团、国家芯片大基金与湖北省政府和武汉市政府合资合作,在武汉新芯的基础上成立了长江存储公司。
国家芯片大基金资金支持,长江存储投入了逾10亿美元研发资金
依托中科院的技术力量;集结了近两千名工程师
邀请“台湾存储教父”高启全,担任长江存储执行董事及代行董事长
至此,资金、技术、核心人物一应俱全,蓄势待发,企业走上发展快车道。
为了打破高度垄断的技术门槛、产品布局、市场格局及生态限制,长江存储成立伊始便主动对标三星、SK海力士等海外巨头,瞄准产业链中技术壁垒最高的NAND Flash制造环节。
2017年,仅花了一年时间,长江存储就打造出了堆叠层数达到32层的3D闪存,虽然仍较当时三星的64层堆叠技术落后,却是中国首款3D闪存。
注:3D闪存比拼的是堆叠层数。堆叠层数越高,存储芯片的容量和性能就越好。
不满足于跟随和模仿,长江存储开始寻求自主创新的突破口。
当时,市场上的3D NAND主要有CAN和CUA两种主流技术路线。
如果长江存储也采用这两种技术架构,将不可避免地陷入三星、SK海力士和美光等企业多年部署的专利陷阱中,还可能会随时面临技术断供的风险。
依托于长江存储和中科院微电子研究所合作多年的技术积累,终于,堆叠层数技术的“加速器”出现了!
2018年8月,长江存储首次推出自研Xtacking™技术架构,实现了闪存技术架构的突破性创新,并成功应用于64层堆叠的第二代3D NAND产品。
在Xtacking™架构的助力下,长江存储不断刷新堆叠层数。在突破64层堆叠技术后,竟直接跳过96层,去攻坚128层。
2020年4月,成功攻克了128层堆叠的3D NAND技术。
2022年11月,长江存储直接挑战232层堆叠NAND并获得成功,并早于美光、三星实现232层闪存颗粒的量产。
按照长江存储的说法,Xtacking™架构不仅能提升产品性能,还可以将开发时间缩短至少3个月,将生产周期缩短20%,大幅降低研发成本和研发周期。
至此,Xtacking™架构技术创下了世界纪录,长江存储也由此成为了全球首家能够量产232层NAND闪存堆叠的公司。
02.
围追堵截之下,市场需求依然庞大
232层堆叠3D NAND技术到底有多牛?
经TechInsights验证,长江存储的232层闪存已经达到世界一流水平,进一步证明了其晶栈架构的领先优势。
2022年9月,苹果公司将长江存储纳入iPhone14系列供应商名单,标志着长江存储的产品已获得全球顶尖企业的认证。虽然迫于美国的舆论压力,最终并未真正将长江存储纳入“果链”。
长江存储的光速崛起,不出所料引起了美国的注意。
去年底,美国正式将长江存储纳入了“实体清单”。不仅禁止向长江存储出售各种高端半导体加工设备,还把长江存储里调试、维修设备的驻厂美国工程师撤走。
从另一方面来看,2021年我国集成电路进口额约为2.78万亿元,其中存储芯片进口额达9000多亿元,占集成电路进口总额的三分之一。
国内存储芯片市场主要被三星、SK海力士、美光等企业把持。长江存储肩负着突破外部围堵,满足国内重大信息工程建设对存储芯片庞大需求的重任。
凭借着3D NAND技术的自主创新,长江存储能够向全球客户提供3D NAND闪存晶圆及颗粒,嵌入式存储芯片及消费级、企业级固态硬盘等产品和解决方案,广泛应用于5G、云计算、服务器、物联网、消费数码等领域,客户涵盖华为、小米、海康威视、紫光、阿斯加特等。
2023年2月,国家集成电路产业投资基金及湖北地方国资继续“押注”长江存储,公司的注册资本增至千亿。
目前,长江存储的一期产能已经满产,月产能达10万片,待2024年二期建设完成,总产能将达到30万片。
根据Trendforce预测,2026年,长江存储的全球市占率将达到30%,将大力提高存储芯片的国产自给率。
03.
逆袭背后的三大助力
一、国家大基金及时介入
挽救于存亡关头
长江存储能在激烈竞争的全球存储芯片市场上,作为后起之秀立足并实现自主创新的一个重要原因,就是在发展关键节点上得到了国家芯片大基金的支持,将其从生死边缘挽救回来。
2016年7月国家芯片大基金介入武汉新芯并重新成立长江存储公司之时,武汉新芯已成立并运营了10年之久,但一直没有找到自已的业务定位,尤其是2008年的全球金融危机造成武汉新芯的订单锐减,经营愈加困难。
但最终由于武汉政府守住阵地的坚守,与台积电、镁光、豪威等国际企业多次谈判收购未果,最终为国产存储芯片留下了这一颗宝贵火种。
2014年9月,注册资本近1亿元的国家大芯片基金正式成立,开启了国家以基金扶植的方式支持国产半导体产业发展的新征程。2016年芯片大基金与紫光集团共同进入并重组成立了长江存储,并很快取得了产品突破,彻底解决了长江存储的生存问题,为今后几年快速发展并取得技术突破奠定了坚实基础。
二、武汉“光谷”赋能:
人才汇聚+产业集群+政策倾斜
长江存储从来不是孤军奋战。长江存储位于有“中国光谷”之称的武汉东湖新技术开发区。
随着在半导体行业的布局和大力投入,武汉光谷已经形成了集“芯屏端网”为一体的、较为成熟的光电子信息产业集群。
这些产业集群分别为IC产业、半导体显示产业、智能移动终端产业和新一代信息技术、互联网产业。
武汉光谷不仅聚合了如应用材料、新思科技、华为、小米等产业链重要企业,也积累了从半导体材料、IC设计,到制造、封测等一系列科技基础和丰富的新兴产业建设成果。
在政策层面上,2019年武汉市将集成电路列为八大重点发展产业之一;2020年10月出台的《武汉市加快集成电路产业高质量发展若干政策》中,发布了十一条政策支持武汉集成电路产业发展。2022年初,武汉又提出了半导体产业发展目标,即到2025年全市芯片产业产值超过1200亿元。
同时,武汉的在校大学生总人数曾一度达到110多万人,位居全球大城市第一。光谷有约179万人,平均年龄约31岁,35岁以下人群占了七成。另外,截至2019年,光谷从业人员中受高等教育人口高达81.6%,硕士以上学历人口占比超12%。
优质人才的汇聚+产业链的完善+武汉政策倾斜,是武汉半导体产业发展的不可或缺的重要优势,也为长江存储的快速发展提供了坚实的后盾。
三、另辟蹊径
坚持自主创新道路
为了突破国外技术围堵和封锁,长江存储没有跟随使用三星、SK海力士和美光等全球领先企业广泛采用的CNA和CUA等传统主流技术架构。
相反,长江存储通过与中科院微电子研究所、清华大学、复旦大学、上海微系统所签署了IP联合授权协议,获得1500多件包涵20纳米以下集成电路创新技术联合专利池的整体使用权,并以中科院微电子所的“三维存储器制造”专利技术和三维存储器的晶圆键合系统级封装为基础。
经过长达9年在3D NAND领域的技术积累和4年的研发验证后,终于将晶圆键合这一关键技术在3D NAND闪存上得以实现,创新实现了Xtacking技术架构。
经此一举,在技术源头上解决了“卡脖子”的问题。
04.
“中国芯”现在发展如何了?
尽管面临着“围追堵截”,芯片国产替代正在全面崛起。
除了在存储芯片领域打破了空白,中国芯片还在模拟芯片、GPU芯片、CPU芯片、射频芯片等行业取得了突破。
小米研发的电源管理芯片澎湃G1和充电芯片澎湃P1成功打破了国产芯片在电源管理芯片方面的空白,掌握了主动权。
富漫威和卓胜微等芯片企业也研发成功5G射频芯片,这是模拟芯片的一种。去年华为的P50 Pro手机采用了集成5G基带的麒麟9000芯片却未能支持5G,原因也是因为美国和日本垄断了5G射频芯片。如今国产5G射频芯片打破空白,助力华为破局。
再比如,钧山的生态圈企业南芯科技、燧原科技、壁仞科技、沐曦集成、海光信息、奕斯伟材料、天科合达、京仪自动化等,都是这些领域的佼佼者,这些企业中不乏已经实现上市。
从今年前三季度的业绩方面来看,总市值排名在前100名的半导体概念股中,76家半导体企业在期内实现盈利,赚钱还是一个比较普遍的状态。其中,国产代工龙头中芯国际、北方华创、闻泰科技等10家半导体公司前三季度的净利润超过10亿元。
在10月举办的瑞承传承峰会上,“硬科技”理念的提出者、中科创星创始合伙人米磊曾表示:
“硬科技投资像是练内家功夫,投五到十年是看不出来的,但是五到十年之后可能就会成长地越来越快,一旦爆发就是指数型增长,如果我们有足够耐心,回报将是巨大的。
尽管面临挑战,但我们可以看到华为在美国打压下用四年时间完成了mate手机全产业链替换,华为手机销量已经超过苹果,在国内重新崛起。这说明尽管科技封锁了,我们前进很困难,但我们仍然有机会。中国人在技术方面没有问题,只要我们愿意给予时间和周期,并踏踏实实地努力。
如果说金融是血液,实体经济是肌肉,虚拟经济是脂肪,硬科技则是骨头。我们需要让金融流向实体经济和硬科技领域,这样中国经济才能强筋健骨。坚定不移地投资硬科技,是做对国家和社会最有价值的事情。”
半导体作为“硬科技”的重要组成部分,国民经济和国防安全都对其自主研发有着迫切需求。国产替代频频突破,正在加速攻克“卡脖子”难题。
作为瑞承生态伙伴,在中国科创投资领域深耕了十多年的钧山,合作了近200家优秀的GP伙伴,其中不乏深扎芯片产业的优秀基金管理人。多年来,钧山积极布局,覆盖了多个芯片产业的龙头企业,涵盖芯片设计、芯片制造、芯片封测、芯片设备以及半导体材料等全产业链。
联系您的专属顾问
了解更多芯片产业机遇
高质量布局中国“芯”