存儲,江湖- 記錄中國半導體存儲產業
病毒如刀,以大地為砧板,視眾生為魚肉。滿城飄雨,將蒼穹作源泉,洗萬物以淒冷。雨將住,一輛滿載濕化學品的貨車自北而來,徑直開入了長江存儲的廠區,滾動的車輪碾起了地上的積水,也略微打破了封城後的冷清。是的,即使在這樣特別的日子裡,長江存儲仍然是24小時不間斷的生產,她身上所背負的不止是武漢這個城市的倔強,也是中國存儲產業的希望。
記得2016年春節過後,武漢曾吸引了全球半導體從業者的目光,長江存儲啟動建設,投資240億美金,誓做中國NAND產業的急先鋒。
2020年的春節,武漢再次吸引了全球的目光,但這次這個英雄的城市正在承受建國以來最大的危機。
在這個特殊的時刻,就寫一寫中國的存儲產業吧。
1. 存儲器的重要性和半導體存儲產業格局
自從馮諾伊曼1946年提出了存儲程序原理,存儲就成為任何電子系統中必不可少的組成部分。從磁存儲,光存儲等一路發展至今,半導體存儲已經成為目前主流存儲介質,存儲器也逐漸成為全球半導體市場“三分天下有其一”的霸主地位:2018年全球半導體市場為4767億美金,其中存儲器為1631億美金。
圖: 馮諾伊曼架構
半導體存儲的種類也很多,EEPROM,NOR Flash, NAND Flash, SRAM, DRAM還有RRAM/MRAM等各種新型存儲,但以技術發展速度和市場容量來看,DRAM和NAND Flash無疑是半導體存儲領域的重中之重。
同時,用DRAM和NAND Flash芯片搭配不同的存儲控制器芯片可以呈現出多種多樣的存儲終端形態。
圖: 不同的存儲終端形態
半導體存儲的發展不過幾十年時間,從整個存儲產業來看,整個產業鏈目前逐漸分為三個大的產業環節,分別是:DRAM/NAND Flash存儲芯片(顆粒),存儲控制器芯片以及存儲模組/產品,雖然國內廠商在三個環節都在奮起直追,但目前看佔據市場壟斷地位的仍是國際大公司。
圖: 存儲產業鏈分工
2. 國際半導體存儲器市場變遷
一直以來,這個領域一直是美日韓玩家的天下,兜兜轉轉,起起伏伏,存儲器玩家從80年代的40-50家,逐漸減少到目前的個位數,分別是:韓國三星(DRAM和NAND Flash),韓國海力士(DRAM/NAND Flash),美國鎂光(DRAM/NAND Flash),美國Intel(NAND Flash),美國西數(NAND Flash),日本東芝(NAND Flash)。
逐漸的,存儲器市場開始有了陣營,有了派系,也形成了江湖,數十年的殘酷鬥爭讓存儲這個江湖留下了一段段傳說,一段段恩怨。
上世紀八十年代,存儲器領域風起雲湧、新舊更替的年代。Intel在1969年發明並開始量產全球第一款半導體存儲器,整個70年代叱吒風雲。
但日本半導體靠著國家意志的支持大力發展半導體存儲業務,在八十年代初期就開始赶超美國:到了1981年,6 4K DRAM時代,日本佔了56%,美國占了44%;1985年,半導體存儲器的發明者Intel在格魯夫的決策下開始放棄存儲器業務,全面轉向CPU業務,將DRAM的大餅拱手讓給了日本存儲器廠家;也在那個時候,閃存之父Fujio Masuoka博士在東芝工作時發明了Flash存儲器,開啟了另一種半導體存儲器的研發和產業化。
1984年,三星半導體建成了第一個存儲器工廠,批量生產64K DRAM,之後的數十年,三星靠著韓國舉國之力的支持以及自己獨特的“反週期投資”策略,迅速成為了半導體存儲領域的霸主,開啟了這個半導體巨頭風光無限的數十年。
隨著韓國半導體存儲器產業的興起,日本產業面臨著巨大的壓力。1999年,日立、NEC、三菱電機的DRAM業務整合成為爾必達,希望可以抱團取暖面對韓國玩家的競爭。
但隨著2008年金融危機的到來,三星再次祭起“反週期投資”這個大殺器,讓爾必達在2012年宣布破產,也標誌著日本全面退出DRAM產業,只剩東芝在NAND Flash領域孤家寡人。
圖: 三星半導體華城工廠,存儲器業務大本營
半導體存儲是汪洋大海,“價格”經常掀起狂風巨浪。當然,價格除了正常的市場波動,也經常是被人操控的。三星、海力士、鎂光、東芝,多次被起訴操作市場價格,但這種鬆散的價格聯盟是不可靠的,也經常有“豬隊友“轉做“污點證人”,向市場承認一切。
不管如何,在這片大海中,只有嫻熟的水手操控著巨大的輪船才能抵禦這個風浪;在這片大海中,只有成為巨頭才能夠生存。
圖: 近些年半導體存儲價格的示意圖
除了美日韓,在台灣地區也流傳著很多關於半導體存儲器的傳說。頻臨破產的力晶靠著上世紀九十年代幫鎂光代工DRAM,扭虧為盈,被傳為神話。
2003年成立的存儲主控廠商擎泰科技靠著Intel、三星的入股和支持,在存儲市場披荊斬棘,一躍成為台灣股王;但隨著三星大量轉向慧榮科技(SMI)的主控芯片,業務大幅受挫,最終在2016年大幅裁員並退出存儲市場;存儲主控廠家慧榮科技(SMI)和群聯電子(Phison)近20年一直是最為珍視的對手,相愛相殺,但近期慧榮科技總經理Wallace Kou在社交媒體放出和群聯電子董事長KS Pan的合影,據說握手言和……
圖: 慧榮科技總經理Wallace Kou的社交媒體發文
3. 國內半導體存儲產業的發展歷程
雖然亞洲的鄰國們把半導體存儲器玩的爐火純青,我們卻好像一直沒摸到門路。
在1990年代,日本NEC在中國大陸成立了兩家合資公司生產DRAM。1991年,NEC和首鋼合資成立了首鋼NEC,1995年開始採用6英寸1.2微米工藝生產4M DRAM(後來升級到16M),不過在經歷了1997年DRAM全球大跌價的“劫難”後,首鋼NEC便一蹶不振,陷入虧損境地,在2000年的增資擴股中,NEC獲得了50.3%的控股權,淪為NEC在海外的一個代工基地,退出了DRAM產業。
1997年,NEC和華虹集團合資成立華虹NEC,1999年9月開始採用8英寸0.35微米工藝技術生產當時主流的64M DRAM內存芯片,但在2001年後隨著NEC退出DRAM市場,華虹開始轉型,於2004年開始晶圓代工,退出了DRAM產業。
NEC在中國的兩大DRAM合資項目最終雖然以失敗告終,但是為中國培養了第一批半導體存儲器製造人才。
進入21世紀,中芯國際2004年在北京建設中國大陸第一座12英寸晶圓廠(Fab4),2006年大規模量產80納米工藝,為奇夢達、爾必達代工生產DRAM。
2008年由於中芯國際業務調整,退出了DRAM存儲器業務。到此中國大陸企業完全退出了DRAM存儲器製造業務。我國市場化半導體存儲器產業的發展從2000年左右才剛剛開始,那時一批海外學子在國外學成、工作之後回到國內,把半導體存儲的種子帶到中國市場生根發芽。
回頭再看,不輪創業結局如何,這都是值得稱道的產業和創業者相互成就的過程。
1999年,成曉華、鄧國順從新加坡回到深圳,成立朗科科技,共同研製出世界第一款NAND Flash存儲盤,取名優盤,在全球開創了一個嶄新的閃存盤行業;朗科也於2010年在深圳創業板掛牌上市,應該是中國第一家半導體存儲相關的上市公司,目前市值30億人民幣左右。成曉華也已離開朗科科技,成立了凱盈資本,專注創業投資。
圖: 鄧國順與成曉華在上市答謝酒會
同樣在1999年,同樣在深圳,蔡麗江、蔡華波這一對雙胞胎姐弟在華強北開始成立公司涉足存儲業務,因為他們都屬龍,所以公司取名“江波龍”。
從MASK ROM到優盤,從SD卡到eMMC,從UFS到SSD,再到全資收購美國鎂光旗下Lexar品牌並在2019年獲得中國半導體大基金的投資,經過20年的發展,“江波龍”的名頭在半導體存儲領域已經赫赫有名,不僅已經成為中國存儲模組領域毫無疑問的龍頭,也已經成為一家國際化的存儲品牌公司。
圖: 江波龍中山存儲產業園開幕
2003年,張華龍、畢磊從新加坡回到深圳,成立芯邦科技,張華龍任CEO,畢磊任CTO,開發出極具競爭力的優盤控制器芯片,在中國迅速成為優盤控制器市場第一名。但隨著2009年CTO畢磊的離開,芯邦的產品迭代再無驚喜。
目前芯邦科技在新三板掛牌,年銷售額已不到1億人民幣。2005年,清華畢業生朱一明、舒清明在中美尋求半導體存儲領域的創業機會卻到處碰壁,清華校友薛軍為二人奔走籌錢,在眾多清華校友中眾籌了92萬美金做了第一筆天使投資(包括北極光創始人鄧鋒的5萬美金),兆易創新成立。
經過15年的發展,兆易創新已經成為全球NOR Flash前三名的供應商之一,目前在上海主板上市,市值已破1000億人民幣。薛軍、鄧鋒等人當年的投資早已經獲得幾百倍的回報。
圖:朱一明與舒清明在車庫開始創業
2017年10月13日,北極光創投創始人、董事總經理鄧鋒,把對兆易創新的天使投資所得全部股票,捐給清華大學,價值1100萬美元,在產業界一時傳為佳話。
鄧鋒回應表示:“這是清華校友互相支持的故事。當年想投兆易創新的基金很多,競爭很激烈,我和一明學弟說如果讓北極光投,我就把過去天使投資的所得全部捐給清華。一明聽到這話,馬上同意讓北極光投,結果北極光的投資賺了三十倍,我當年五萬美金的天使投資賺了200多倍變成了1100萬美金。今天只是履行當年的承諾”。
圖: 鄧鋒先生將兆易創新天使投資所得捐贈給母校清華大學
2006年,在兆易創新成立後不久,史方、李迪、呂向東三位小伙伴回到了國內,在鎮江成立隆智半導體,同樣從事NOR Flash芯片的創業。
史方本科畢業於浙江大學材料系,之後獲得美國斯坦福大學碩士及伊利諾伊大學香檳分校電子材料博士學位,曾供職於英特爾、美光科技等國際500強企業;
李迪1996年從北京大學物理系本科畢業後前往美國求學,2002年他在德克薩斯大學獲得博士學位,其後曾擔任世界500強的美國Spansion公司創新科研部經理;
呂向東,中國科技大學本科專業為近代物理,碩士攻讀半導體物理專業,1989年進入美國理海大學攻讀材料物理專業,獲碩士和博士學位。先後任職於Trident、日本NEC、美國TI、德國英飛凌、美光科技等大企業。
豪華的創業團隊、豐富的產業經驗、互補的知識背景讓隆智的發展也是順風順水,但團隊最終並沒有選擇獨立上市,在2012年選擇了被美國Spansion公司收購。
2007年,朗科科技的創始人之一成曉華從朗科科技短暫離開,成立深圳矽格半導體,專門從事NAND Flash存儲控制器芯片的研發。
不久之後,吳大畏加盟矽格半導體,在成曉華重新回到朗科科技之後一直執掌矽格的大旗。因為矽格半導體在半導體存儲產業的深耕,公司陸續得到來自江波龍、深圳創新投等產業和政府資本的投資,並於2016年在眾多產業資本的支持下收購深圳立而鼎,繼而投資深圳大心,整合成為中國存儲控制器產業的龍頭企業:深圳得一微電子。
圖: 得一微電子存儲控制器芯片獲得2019“中國芯”稱號
雖然陸陸續續有半導體存儲創業企業的出現,但零星的亮點很難撐起半導體存儲這麼一個龐大的產業。
前些年,也有紫光集團以230億美金的報價對美國鎂光發起了要約收購,但半導體存儲做為戰略性產業,美國早把它列為非賣品,想要發展這個產業,我們只能靠自己!
中國大陸存儲器產業發展的元年應該從2016年算起,晉華集成、合肥長鑫和長江存儲分別成立於2016年的2月26日、6月13日、7月26日,短短5個月,中國大陸三大存儲器公司相繼成立,全世界半導體從業者的目光都聚焦到中國,晉華和長鑫都是從事DRAM芯片的研發和生產,立足WH的長江存儲作為中國唯一一座3D NAND Flash芯片工廠,更是受到特別的關注。
值得一提的是,長江存儲不僅要解決我國NAND Flash從無到有的問題,也同時負擔著整個半導體存儲產業鏈國產化的重任,舉例來說,在有據可查的長江存儲前17批設備採購中,國產化設備的比例已經相當高,長江存儲不僅要成為物理位置坐落於中國的IDM工廠,也要成為真正靠中國本土產業鏈支撐起來的IDM工廠。
圖: 長江存儲前17批採購設備的國產化率較高
2019年可謂是好消息不斷,首先是長江存儲32層3D NAND Flash進入量產階段,接著在9月2日宣布64層3D NAND Flash投產;然後是9月20日合肥長鑫宣布中國大陸第一座12英寸DRAM工廠投產,並宣布首個19納米工藝製造的8Gb DDR4。
三年時間,我們相繼攻克了3D NAND Flash和DRAM技術,中國大陸解決了存儲器有無的問題,下一步要解決就是良率的提升以及產能爬坡的問題。中國大陸的半導體存儲產業看到了黎明的曙光。
4. 中國半導體存儲的江湖
什麼是江湖?人即是江湖。
什麼是江湖?恩怨即是江湖。
在中國這片土地上,江湖一直都在,半導體存儲當然也不例外。
如果中國大陸的半導體存儲市場是一個武林,那就讓我們數一數在這片武林中響噹噹的門派。
(1) 少林:長江存儲
南北朝時,後魏孝文帝大和年間(477-499),達摩大師從梁國北來,面壁於嵩山少林寺,歷時九年而功成,遂傳《易筋》、《洗髓》二經,創立少林武術,素有”天下功夫出少林,少林功夫甲天下”之說。
在如今的大數據時代,NAND Flash以它迅速增長的市場容量、2D到3D突變的技術路線和快速迭代的生產工藝,成為半導體存儲行業最重要最受關注的品類。而長江存儲作為我國目前唯一的3D NAND Flash設計與生產一體化的IDM工廠,其江湖地位自然不必多講,X-stacking架構和加工工藝也成為長江存儲的《易筋》、《洗髓》二經。
圖: 長江存儲WH廠區
(2)武當: 長鑫存儲
武當派為張三豐所創,為內家之宗,起於元而興於明,與少林並稱武林“泰山北斗”。武當派強調內功修練,講究以靜制動、以柔克剛、以短勝長、以慢擊快、以意運氣、以氣運身,偏於陰柔,主呼吸,用短手,武當功法不主進攻,然而亦不可輕易侵犯。
DRAM作為半導體存儲另一個支柱,在晉華集成被美國製裁停擺之後,長鑫存儲成為國內唯一的DRAM IDM企業,也是唯一可以和長江存儲並列於這個武林的泰山北斗。
長鑫存儲采用較成熟的19nm工藝製造4Gb和8Gb DDR4存儲器芯片,目標是2020年第一季度商業化並投放市場,同時也制定了最少兩條10nm級製程的路線圖,充分顯示其低調穩健、修煉內功、以慢擊快、以靜制動的風格。
圖:長鑫存儲合肥廠區
(3) 全真教:兆易創新
“中神通”王重陽真人因早年與紅顏知己林朝英的一個賭注而出家,建立全真教一宗,被喻為“天下武學正宗”,是當世數一數二的大門派,也是道教的最重要的宗派,始終代表著全球道教主流,被天下奉為“太上玄門正宗”。
為什麼把兆易創新視為全真教呢?最大的原因是兆易創新和長鑫存儲都有一位共同的創始人:朱一明。同宗同族,正如同全真為道家正宗,武當也是源於道家流派。
兆易創新靠著NOR Flash這套“全真劍法”獨步武林,同時積極修煉32位MCU這套“先天功”,並收購了思立微獲得指紋芯片和触控芯片這本“履霜破冰掌法”秘籍,內外兼修,掌劍雙絕;多條產品線互有協同,軍團作戰,這套“天罡北斗陣”可謂滴水不漏、威不可當。
(4) 丐幫:江波龍
丐幫,號稱“天下第一大幫”。說江波龍是丐幫,可不是說江波龍窮,事實上,年銷售額數十億人民幣並獲得國家半導體大基金投資的江波龍並不缺錢。
創始人沒有顯赫的國外留學、工作背景,公司發展過程中也沒有“靠山”支持,完全的草根創業,從深圳華強北市場摸爬滾打發展到國際知名企業,手裡有半導體存儲模組業務這套“打狗棒法”,也有國際知名品牌Lexar這套威猛的“降龍十八掌”,“天下第一大幫”的稱呼實至名歸。
(5) 大理段氏:紫光集團
段氏以武立國,貴為皇族,家傳武功卻從來不曾荒廢,反而愈加勤奮,皇室成員多為高手。
和多數篳路藍縷的本土芯片企業不同,千億資本併購和高端芯片佈局賦予了紫光集團非凡的歷史重任,因清華控股曾經的大股東背景以及被視為代表國家意志的多起半導體海外併購,紫光集團應該是最具貴族氣質的高手;再加上高啟全的加盟和號召力、Intel的參股和支持,紫光集團身俱國際大廠支持的“一陽指”神功和貴族血脈的“六脈神劍”絕學,自然是這個武林不可忽視的力量。
圖: 紫光存儲Raw NAND顆粒
(6) 唐門:深圳朗科
唐門,又稱“唐家堡”,以“毒藥”和“暗器”聞名的武林世家,行走江湖達數百年之久。
朗科,優盤的發明人,也是中美優盤專利的所有權人,在2002年和愛國者打了曠日持久的官司宣告了專利的有效性之後,朗科逐漸嚐到了專利運營的甜頭,每年靠著專利授權可以收到巨額的收入,金士頓、索尼、東芝……這些公司都和朗科簽訂專利授權合同並繳納專利費。
優盤專利成了朗科獨步天下的獨門“暗器”,但專利的錢賺的太容易反過來也讓公司喪失了在新產品研發上的進取心,某種程度上也成了朗科自己喝下的“毒藥”。
(7) 郭靖:得一微
《射雕英雄傳》讓全中國的老百姓知道了郭靖,他不屬於任何門派,但卻從小就受到武林各大高手的照顧,最終成長為武林的領袖人物之一,江湖赫赫有名的大俠。郭靖的武功最雜,師父從江南七怪到“全真七子”之一的馬鈺,從丐幫幫主洪七公到周伯通,讓他身兼全真教、丐幫、九陰真經、左右互搏多門絕學。
得一微,以深圳矽格為基礎班底,在各種產業和政府資源的幫助之下,通過內生增長和外部併購已經成為中國存儲控制器芯片的領軍企業。得一微的產品線涵蓋優盤/SD卡控制器芯片、eMMC/UFS的嵌入式存儲控制器芯片、SATA/PCIe SSD存儲控制器芯片等,已經成為國內此領域產品線最全的公司。
其背後的股東包括江波龍、兆易創新、華登國際、清控銀杏、TCL、傳音手機、中芯國際、泰科源、國投創合、三一集團、耀途資本等,可以說匯聚了中國半導體存儲領域頂尖的產業鏈資源,兼容並蓄,海納百川。
期待在存儲控制器芯片國產化這個戰場中,得一微可以抵禦來自海外競爭對手的壓力,漂漂亮亮的贏得襄陽之戰。
圖: 得一微全體員工合影
(8) 峨眉:聯芸
峨嵋派之得名,是以上古修仙學道聖地峨眉山而起的。峨眉派與少林、武當共為中土武功的三大宗,也是一個範圍很廣泛的門派。峨眉派被大家所熟知更是因為她是以女性為掌門人的武林大派。
說到中國半導體存儲行業的女性掌門人,我腦海中馬上能想到的就是杭州聯芸的方小玲博士。
聯芸科技是由方小玲博士於2014年11月在杭州成立,在資本和業務方面得到海康集團以及海康威視的大力支持,該公司收購了JMicron(智微)的所有SSD業務,夯實了其技術和專利基礎,其SATA SSD主控芯片在國內多家Tier-1客戶得到量產,是SATA SSD控制器領域的頂尖高手之一。
(9) 明教:ISSI
明教,源於波斯,本名摩尼教。於唐朝武則天延載元年(694年(甲午年))傳入中土,聖火令與乾坤大挪移為明教傳世神功。
ISSI,源於矽谷,2015年由中國資本併購,“傳入中土”,其小容量、細分領域的SRAM/DRAM等業務相當穩定,在工業和汽車領域擁有相當多的優質客戶,是非常優秀的國際化的半導體存儲公司。
但在引入中國的過程中上演乾坤大挪移,從大家都非常看好的和兆易創新的併購被台灣競爭對手的阻撓而流產,到思源電氣已經“洞房”了最終出局,到最後被北京君正成功併購,可謂一波三折。
圖:2015年中國資本成功併購ISSI
在半導體存儲領域的各個環節,國內優秀的創業公司還有非常多,聚辰半導體、芯天下、普冉、博雅、英韌、佰維、憶芯、華瀾微……他們都在用自己的方式在為這個產業的發展貢獻力量,在這個武林中擁有自己的一席之地。
5. 華登在中國半導體存儲產業鏈的佈局
半導體存儲,三分天下有其一的存量半導體市場;同時,隨著物聯網時代的到來,越來越多的傳統設備被賦予了智能化,而存儲作為智能化設備必不可少的功能,更是有無限遐想的增量市場。雖然市場容量極具吸引力,但正如上文所言,這麼一個經常狂風暴雨的汪洋大海,創業公司作為小扁舟想在其中生存真是極具挑戰,但華登仍然堅定的支持優秀的企業家在這其中拼搏,成為弄潮兒。
圖: 華登在中國半導體存儲產業鏈的佈局
華登為ISSI、上海聚辰和台灣力晶半導體的早期投資人,目前已實現全部退出;同時,華登佈局整個存儲產業鏈,希望利用產業鏈各個環節的不同力量來相互支持,共同對抗這汪洋大海的大風大浪。
後記:
本文由產業軼聞、網絡公開信息,結合作者本人對半導體存儲行業膚淺的理解綜合而成,文中針對武林門派的描寫純粹為戲說,若有冒犯之處,萬望海涵。
收筆之際,遠在武漢的患者們已經可以聽著“火紅的薩日朗”和醫生們共同跳起廣場舞,這種堅強令人感動。
地平線創始人余凱博士朋友圈留言:“世界上只有一種英雄主義,就是看清生活的砥礪之後,依然熱愛它!” 也祝愿紮根武漢的長江存儲經過這場浩劫之後可以愈戰愈強,早日成長為中國半導體市場那一朵火紅的薩日朗花!
十年後,再來看這片江湖,誰已離開?誰還在屹立不倒?
桃李春風一杯酒,江湖夜雨十年燈!
不管如何,這些為中國半導體存儲的騰飛而砥礪前行的企業家和創業者們都值得被大家銘記。