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负责国家存储器项目的长江存储,究竟是个怎么样的存在?

宁南山 荆楚连线 2021-05-03

文/宁南山

(荆楚连线微信公共账号jclx831)


投资240亿美金的国家存储器项目,寄托了中国冲击和改写集成电路格局的希望,自问世始便备受瞩目。但长江存储究竟是什么样的存在,是其历史、技术积累还有所负重任究竟如何?为理清上述问题,荆楚连线(ID:jclx831)特根据宁南山的相关文章并辅之相关资料,以求解决。


长江存储的历史渊源


长江存储是紫光集团联合国家集成电路产业投资基金(以下简称集成电路基金)、湖北省科投等,于2016年在武汉注册成立的企业,专门负责武汉国家存储器项目的运营。成立伊始,长江存储整合了已成立10年的武汉新芯集成电路制造有限公司(以下简称武汉新芯)。

 

成立于2006年的武汉新芯,是湖北省和武汉市进军集成电路制造领域的产物。建成伊始,湖北省和武汉市把武汉新芯交给中芯国际运营。但当时,因中芯国际发展并不顺利,尤其是技术上被台积电诉讼侵权时,实际上无暇顾及武汉新芯的发展。 

 

武汉新芯营业执照信息/源于湖北省工商局官网


成立时的武汉新芯当时是想做DRAM的,但公司成立不久遭遇了DRAM的价格低谷周期,而不得不放弃DRAM的生产。于是,武汉新芯2008年9月开始为美国Spansion(飞索半导体)生产NAND Flash闪存,那个时候武汉新芯的技术水平还在65nm这个阶段。

 

好景不长,飞索半导体遭遇经济危机之后业绩一路下滑,武汉新芯在2010年订单量急剧下降,而不得不寻求出售。其时,台积电、美国美光、豪威都成为潜在合资对象,但由于国内业界的呼吁及武汉市对自主创新的坚持,最终放弃了合资计划。

 

当然合资未果还是带来了机会,那就是美国豪威的图像传感器(豪威,索尼和三星是手机摄像头的图像传感器芯片的高端三巨头)开始找武汉新芯生产制造,但新芯公司仍处于艰难地步。于是2011年,中芯国际投资10亿美元最终控股子武汉新芯。

 

但2011年,中芯国际的营收只有13.2亿美元,净利润为大幅亏损2.47亿美元,分别同比大幅下滑。因此,业内有推断认为,中芯国际的10亿美元注资计划实际上最后没有完成。最后,2013年,中芯国际退出了武汉新芯。 


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长江存储的产生


武汉新芯命运转机还是来自于2014年11月成立的国家集成电路大基金,这个基金推动中国先进集成电路产业发展。2016年3月武汉新芯宣布,将投资240亿美元在武汉打造一个世界级的半导体存储企业,集中精力研究生产NANDFLASH和DRAM。

 

项目分三个阶段部署,第一家工厂专注NAND闪存生产,第二家工厂专注DRAM芯片生产,第三个阶段的设施将专为供应商服务。请注意,第一家工厂是做NAND FLASH的,正是长江存储是优先量产NAND FLASH产品。 

 

由于一直和飞索半导体(Spansion)合作制造NAND FLASH产品,所以武汉新芯还是选择和Spansion合作研发新一代的32层3D NAND FLASH。遗憾的是,由于2017年上游的12英寸硅片被日本公司卡脖子,导致武汉新芯拿不到硅片产能,所以找中芯国际签协议买硅片。

 

240亿美元,武汉新芯哪里来这么多钱呢?背后其实是,集成电路产业基金、湖北省集成电路产业投资基金股份有限公司、国开发展基金有限公司、湖北省科技投资集团有限公司(以下简称省科投)共同出资作为股东。 

 

2016年7月,紫光集团参与进来,各方在武汉新芯公司的基础上成立了长江存储公司并控股武汉新芯。长江存储由紫光集团子公司紫光国芯,集成电路基金、湖北国芯产业投资基金合伙企业和省科投共同出资。其中,紫光国芯出资197亿元人民币,占51.04%。


正在建设中的国家存储器基地,位于武汉东湖高新区左岭片区


2017年1月,紫光集团进一步宣布投资300亿美元(约2000亿人民币),在江苏南京投资建设半导体存储基地,一期投资100亿美元,建成月产能10万片,主要是生产3D NAND FLASH(闪存)、DRAM存储芯片。 

 

武汉工厂240亿美元+南京工厂300亿美元,光长江存储项目中国就砸了540亿美元,那长江存储的前景如何?首先武汉新芯公司之前一直在为美国飞索半导体生NANDFLASH,同时目前是兆易创新Nor Flash产品的供应商,因此是有制造经验的。


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长江存储的技术积累


长江存储面临的是和中芯国际一样的问题,就是先进技术决定着未来。为了获取技术,长江存储的前身武汉新芯曾和飞索半导体进行联合研发NANDFLASH,但飞索半导体现在已经被美国Cypress公司收购,成为全球NOR FLASH领域的领头公司。

 

但是不管是飞索半导体,还是Cypress,都不是NAND FLASH领域的先进厂家,这个市场是被三星,海力士,美光,东芝四巨头把持的。所以飞索半导体自身的NAND FLASH技术实力,还是无法和国际四大厂相比的。 


长江存储深知飞索半导体的技术实力不够,所以,长江存储除了和飞索半导体合作,主要是和国家队的中科院微电子研究所搞共同研发。2017年2月,中科院微电子所发布的消息显示,双方共同研发的国产32层3D NAND FLASH芯片取得突破性进展。


中科院微电子所对3D NAND研发进度的报道/源于微电子所官网


电子所发布的消息明确提到“该款存储器芯片由长江存储与微电子所三维存储器研发中心联合开发,成功的实现了工艺器件和电路设计的整套技术验证,向产业化道路迈出具有标志性意义的关键一步”。很有意思的是,中科院微电子所三维存储研发中心主任兼任长江存储技术总监。 

 

除了两个外部合作机构的研发力量之外,长江存储同样在加强自己的研发力量。他们挖来了晨星创办人、前总经理、技术大牛杨伟毅出任长江存储公司CTO,挖来了联电前CEO孙世伟负责紫光在成都的12寸晶圆厂业务。

 

晨星当年在台湾和联发科是芯片领域的大小M(英文名字都以M开头),只不过后来晨星被联发科收购了。杨伟毅是福建厦门人,在大陆出生和长大,到美国读书之后,由于当时中国大陆并没有良好的半导体产业环境,因此到了台湾开始职业生涯。

 

他是晨星公司研发的核心人物和领袖,如今回到大陆主导担任CTO,可谓重新找到了职业生涯的新起点。杨伟毅的技术实力,是被业内高度认可的,实际上他当初带领晨星公司在技术上实现对联发科的追赶,在电视芯片上反超联发科。


实际上,当年晨星在台湾就被很多人看做是台皮陆骨的公司,因为公司高管大陆背景比较深。不过有意思的是,尽管有媒体2017年2月就报道了杨伟毅加盟长江存储担任CTO,但长江存储至今对此讳莫如深,杨伟毅本人同样从未证实。

 

除了杨伟毅和孙世伟这两位都是台湾半导体业界的大佬之外,紫光集团另一位全球执行副总裁高启全同样是紫光集团董事长赵伟国,2015年10月从台湾挖过来的重量级人物。高启全是台湾NORflash公司旺宏的创始人,还是世界第四大DRAM公司南亚科的总经理。


目前,高启全在长江存储担任的是执行董事长的角色。高启全在今年接受记者采访时表示,3D NAND和DRAM技术绝对在大陆自主开发,技术不成熟时不会冒然投产。此外,长江存储还组建了500人的研发团队,其中大约50人来自台湾,攻关DRAM内存制造技术。

 

紫光全球执行副总裁高启全/图片源于网络 


NAND Flash应是长江存储最先量产的产品,因为传统2D转3D NAND技术后,半导体机台设备几乎都要换新。所以,这时候投入每一个存储器阵营都站在同一个出发点。而DRAM技术,每转进新一代制程技术仅增加20%的半导体机台设备。


20/18nm工艺的DRAM技术水平确实很先进了,虽然三星2015年前就量产20nm工艺了,但美光、SK Hynix公司都在2017年才会完成制程转换到20nm,。目前,18nm目前只有三星一家大规模量产,其他两家还在准备中。


按照长江存储的说法,DRAM进度慢于NAND FLASH,那么DRAM量产最快也就是在2020年,差距还是有三年。根据长江存储CEO杨士宁介绍,2017年底将提供32层样片(已宣布2018年量产),继续向64层3D NAND发展,乐观估计2019年量产64层技术。


韩国三星已经在2017年量产64层NAND,可以看出中国和韩国的技术差距2年。2年看似很短,但在竞争激烈瞬息万变的市场,其实差距并不小。但是从技术的角度来说,杨伟毅确实是技术大牛,同时有中科院微电子所和飞索半导体联合研发,长江存储还是有自己的力量的。

 注:本文源于“宁南山”相关文章改编,特此致谢!


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