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作者：暢秋
內存（DRAM）市場正在迎來一波上漲潮。
據TrendForce統計，2023年第四季度，全球DRAM產業(yè)總營收達174.6億美元，季增29.6%。排名前六的廠商在2023年第四季度營收環(huán)比增長都為正數，且增幅普遍較大，特別是力積電（PSMC），增幅最高，達到110%。
回看一年前的2022年第四季度，全球DRAM產業(yè)營收122.8億美元，環(huán)比下降32.5%，跌幅逼近2008年底金融海嘯時的單季36%跌幅，2022年下跌的主要原因是受DRAM產品平均銷售單價（ASP）下滑影響。六大廠商方面，營收環(huán)比增長全是負數，一片慘淡，最高跌幅達到41.2%。具體如下圖所示。
01終于熬出頭
從2022年底的“哀號遍野”，到2023年底的“重獲新生”，全球DRAM市場六大廠商終于熬出了頭，全面實現營收大幅正增長。
三星電子方面，2022年第四季度，該公司在當時的價格戰(zhàn)中，降價態(tài)度最為積極，因此，在需求衰退之際，出貨不減反增，營收金額達到55.4億美元，環(huán)比下降了25.1%，其衰退幅度是三大原廠中最低的。
到了2023年第四季度，三星電子DRAM營收達到79.5億美元，季增幅度超過50%，是三大原廠中最高的，主要是因為1α nm制程DDR5芯片出貨拉升，使得服務器DRAM的出貨位元季增超過60%。產能規(guī)劃方面，三星在2023年第四季度大幅減產，庫存壓力改善后，今年第一季度投片量開始回升，產能利用率達到80%左右，下半年是旺季，需求預期將較上半年明顯增加，產能會持續(xù)提升至第四季度。
SK海力士方面，2022年第四季度，該公司營收34.0億美元，環(huán)比下降35.2%。2023年第四季度，營收增長到55.6億美元，季增20.2%。增長的主要原因是HBM、DDR5的價格優(yōu)勢，以及來自于高容量服務器DRAM模組的獲利，使得平均銷售單價季增17%~19%。產能規(guī)劃方面，SK海力士正在積極擴張HBM產能，投片量正在增加，隨著HBM3E的量產，相關先進制程投片量也會持續(xù)上升。
美光（Micron）方面，2022年第四季度，市場份額下降最明顯的當屬美光，為23.0%，環(huán)比下降3.4個百分點，營收衰減幅度也是各大原廠之中最大的，環(huán)比下降41.2%。2023年第四季度，美光出貨位元和平均銷售單價均季增4%~6%，營收達33.5億美元，季增8.9%。美光的增幅不如三星電子和SK海力士，主要原因是該公司的DDR5和HBM出貨量占比相對較低，沒有充分利用好2023年這一波AI服務器的發(fā)展浪潮。產能規(guī)劃方面，美光投片量有回暖趨勢，后續(xù)將積極增加其先進制程1β nm產能比重，用于生產HBM、DDR5和LPDDR5(X)。
南亞科（Nanya）方面，2022年第四季度，出貨小幅下滑，但受到合約價下跌影響，該季度營收下滑30%。2023年第四季度，該公司營收季增12.1%，達到2.74億美元。
華邦（Winbond）方面，2022年第四季度，營收環(huán)比下滑30.3%。2023年第四季度，營收季增19.5%，約1.33億美元。
力積電方面，2022年第四季度，營收主要來自于其生產的標準型DRAM產品，不包括DRAM晶圓代工業(yè)務，DRAM營收衰退約39.5%，若將代工營收計算在內，則衰退27.4%。2023年第四季度，力積電營收環(huán)比增長高達110%，若將代工營收計算在內，合計營收季增11.6%。
從以上這六大廠商2022年第四季度和2023年第四季度的營收對比情況來看，變化非常明顯，2022年還是全面負增長，2023年則全部轉正，且增幅都很大，合計達到221%。
?02三巨頭加快先進制程研發(fā)和量產節(jié)奏
從市占率和技術含量來看，全球DRAM市場依然是三巨頭（三星電子，SK海力士，美光）的天下。特別是在AI服務器引領市場發(fā)展的當下，具備高技術含量的內存產品是市場渴求的，這也為三巨頭的發(fā)展提供了更多商機。
目前，三星電子、SK海力士和美光都在加大10nm級制程DRAM的研發(fā)投入，包括第四代(1α nm)和第五代 (1β nm) 版本，以生產 HBM、DDR5和低功耗LPDDR5等高端內存產品。
從DRAM三巨頭的制程節(jié)點發(fā)展歷程來看，它們在2016-2017年進入1X(16nm-19nm)階段，2018-2019年為1Y(14nm-16nm)，2020年進入1Z(12nm-14nm)階段。近三年，則朝著更先進的1α（約13nm）、1β（10nm-12nm）、1γ（約10nm，1β的增強版）制程工藝技術邁進。與1α相比，1β在16Gbit的容量下，能效提高約15%、內存密度提升35%以上。
2022年10月，三星電子在Samsung Foundry Forum 2022活動上公布了DRAM技術路線圖，當時預計2023年進入1β工藝階段，用于生產第五代10nm級DRAM產品，芯片容量可以達到24Gb（3GB）- 32Gb（4GB）。同年12月，三星電子開發(fā)出首款采用12nm級制程工藝的32Gb DDR5 DRAM，并與AMD一起完成了兼容性評估。近一年，三星正在開發(fā)11nm級DRAM芯片，并正在為該產品開發(fā)3D堆疊架構和新材料。三星還表示，將于2026年推出DDR6內存，2027年實現10Gbps的內存原生速度。
隨著DRAM工藝技術的不斷進步，三星電子等廠商越來越多地將EUV光刻設備和相關技術引入到了內存產品生產線。今年1月，三星電子開始量產基于EUV的14nm制程DDR5，該內存產品將傳輸速度提升到了7.2Gbps，是DDR4的兩倍多，是目前業(yè)內量產內存的最高水準。
SK海力士方面，2023年1月，該公司將1α制程的DDR5服務器DRAM用到了英特爾第四代至強可擴展處理器，并在業(yè)界首次獲得認證。2023年5月，SK海力士完成了1β的技術研發(fā)工作，采用“HKMG（High-K Metal Gate）工藝，與1α DDR5相比，功耗降低了20%。該公司計劃在2024上半年將1β工藝用于LPDDR5T、HBM3E等高性能產品。
近日，有媒體報道稱，SK海力士正在與臺積電結成聯盟，旨在通過匯集兩家公司在AI芯片封裝方面的技術專長，鞏固它們在AI芯片市場的地位。據業(yè)內人士透露，SK海力士與臺積電形成了One Team戰(zhàn)略，包括合作開發(fā)第六代HBM，即HBM4。在此之前，SK海力士擬擴大其HBM的生產設施投資，以滿足市場對高性能AI產品的需求。按照SK海力士的計劃，該公司對硅通孔(TSV)相關產線的投資將比2023年增加一倍以上，力圖將產能翻倍，并計劃在2024上半年開始量產其第五代高帶寬內存產品HBM3E。作為英偉達HBM內存的合作伙伴，SK海力士目前在HBM市場處于領導地位。此前有報道稱，該公司將在2026年大規(guī)模生產HBM4，用于下一代AI服務器系統。
為了加快HBM3E和HBM4的量產腳步，SK海力士正在部署相關產線和設備。今年2月底，韓媒 etnews報道稱，SK海力士將在今年引入8臺EUV光刻機，以推動高性能內存產品的技術演進和量產。
據悉，SK海力士現有5臺EUV光刻機，到今年末，若加上韓媒報道的8臺，其擁有的EUV光刻機總數將達到13臺，可大幅提升EUV光刻能力。該公司在第四代10納米級制程工藝1α首次引入EUV設備，當時僅在1個芯片生產步驟中使用，而到了目前的1β制程階段，EUV使用步驟提升到了4個。至于正在研發(fā)的1γ（或1c）制程工藝，據etnews透露，EUV使用量將進一步提升至6個步驟。
除了在DRAM制程工藝方面采用新技術和先進設備外，SK海力士和三星電子還在封裝材料方面進行著新技術和產品研發(fā)。
三星和SK海力士都在考慮在其下一代DRAM中使用模壓填充（MUF）技術。三星最近對3D堆棧（3DS）內存進行了大規(guī)模的MR MUF工藝測試，結果顯示與現有的TC NCF（熱壓非導電膜）相比，吞吐量有所提高，但物理特性有所下降。
傳聞三星電子的一位高管在去年下令對MUF技術進行測試，得出的結論是MUF不適用于HBM產品，最為合適的對象是3DS RDIMM。一般情況下，3DS RDIMM采用硅通孔（TSV）技術制造，主要用于服務器內存產品。硅通孔就是在晶圓或Die上穿出數千個小孔，實現硅片堆疊的垂直互連通道，而MUF則是實現上下連接，縮小相互之間間隙的材料，有助于緊密凝固和結合各種垂直堆疊的芯片。
MUF是一種環(huán)氧樹脂模塑化合物，在SK海力士成功將其應用于HBM2E生產后，受到了芯片行業(yè)的關注。SK海力士使用的這種化合物是與Namics合作生產的。三星計劃與SDI合作開發(fā)自己的MUF化合物，而且已經從日本訂購了MUF所需要的相關設備，以實現更先進的封裝工藝，提高生產效率。
上面介紹的是韓國兩大DRAM巨頭的制程工藝研發(fā)和內存產品量產情況，下面看一下另一大巨頭美光的情況。
2022年11月，美光將1β DRAM產品送往客戶的產品驗證流水線，率先進入了1β節(jié)點，且對下一代1γ制程工藝進行初步的研發(fā)設計。2023年，美光正式量產1β DRAM，具體來看，該產品是16Gb容量版本的DDR5內存，目前，美光的1β技術已應用至該公司多種內存解決方案，包括采用16Gb、24Gb和32Gb DRAM裸片的DDR5 RDIMM和MCRDIMM，以及采用16Gb和24Gb DRAM裸片的LPDDR5X、HBM3E和GDDR7。
目前，1β是全球最先進的量產DRAM制程節(jié)點，隨著1β量產出貨，美光正在加快下一代技術研發(fā)，據悉，該公司計劃于2025年量產1γ DRAM，該制程產品將會先在臺中有EUV設備產線量產。
今年2月底，美光宣布開始量產HBM3E內存，其24GB 8H HBM3E產品將供貨給英偉達，今年第二季度開始發(fā)貨，將應用于NVIDIA H200 Tensor Core GPU。
官方資料顯示，美光的HBM3E基于1β制程工藝，采用TSV封裝、2.5D/3D堆疊，數據傳輸速度可達1.2TB/s。
為了降低高性能DRAM的生產成本，美光多路并進，沒有完全依賴EUV設備。近日，美光宣布計劃采用日本佳能（Canon）的納米壓印技術（NIL）。美光詳細介紹了如何將納米壓印技術應用于DRAM生產，納米壓印是指將帶有半導體電路圖的光罩壓印在晶圓上，通過單一的印記就能在適當的位置形成復雜的2D或3D電路圖，只需對光罩進行改進，甚至有能力生產2nm芯片。
納米壓印技術有助于解決DRAM制程中的一大挑戰(zhàn)：隨著沉浸式曝光分辨率的提升，曝光層數不斷增加，導致必須增加更多的曝光步驟。傳統光學系統在繪制DRAM層圖案時存在困難，而納米壓印則可以實現更精細的圖案打印。與沉浸式曝光相比，納米壓印的成本僅為其20%，使其成為一個極具成本效益的解決方案。不過，納米壓印技術并不能完全替代EUV在DRAM生產線上的應用，只能部分采用和替代。
美光表示，將會在今年3月18日召開的全球AI大會上分享更多有關其AI服務器內存產品和發(fā)展路線圖的信息。
?03結語
在經過2022和2023上半年的低迷之后，全球DRAM市場在2023下半年迎來了復蘇，使得各大內存廠商終于可以喘口氣了，兩年的苦日子使這些廠商的營收和產能利用率大幅下滑，隨著新周期的到來，存儲芯片，特別是內存芯片市場的繁榮期再次歸來，相關廠商又要回到半導體行業(yè)營收榜單前列了。
隨著AI的火爆，相關服務器系統對內存，特別是高性能產品的需求持續(xù)提升。各大DRAM廠商，特別是行業(yè)三巨頭都在加快先進制程工藝技術和產品的研發(fā)，量產產品也是你追我趕。預計這種情況將在未來兩三年內持續(xù)下去。
另外，在市場需求和先進工藝技術雙重驅動下，全球排名第四及之后的DRAM廠商與行業(yè)三巨頭之間的市占率和營收差距很可能會進一步加大，這從近3年的營收和市占率榜單中就可以看出來。
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