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雨过纪红俊

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输赢千亿美元的DRAM芯片战争,新玩家正蓄势待发丨行业洞察

原创 路演君 第一路演 4天前

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#行业洞察

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6月28日,合肥长鑫第二期12寸厂房举行奠基仪式。据长鑫规划,第一个量产的工艺节点是19nm(10G1工艺),目前正在研发17nm(10G3工艺),之后拟研发10G4工艺节点(接近国际大厂15nm/1y nm工艺)。这次举行奠基仪式的二期厂房,主要生产10G4工艺技术以下芯片。
值得一提的是,DRAM产业,全球市场空间曾达到上千亿美元,目前主要被三星、SK海力士、美光三家企业垄断。本文将分析当前DRAM芯片市场格局,梳理美日韩DRAM产业发展历史,方便读者更为全面的认识中国DRAM产业面临的发展机遇。

01

市场空间千亿美元的DRAM产业,却被三家企业垄断
DRAM,动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory),市场主流的半导体存储器,2018年市场规模已超过1000亿美元,虽然2019-2020年由于价格大幅下降以及服务器、手机等下游均出现同比下滑,市场空间出现下降,不过IC Insights预计2021年将达869亿美元,依旧占存储芯片市场50%以上的份额,芯片半导体行业当之无愧的第一大细分领域。 如此巨大的市场,却基本没有大陆玩家的参与。根据China Flash market数据,2020年三星电子占据全球DRAM市场43%的市场份额,SK 海力士在全球DRAM市场占比达到29%;美光的市场份额达到23%,此外中国台湾的南亚科技、华邦电子分别占据3%、1%的市场份额。三大巨头占据DRAM行业95%的市场规模,前五大行业巨头占据99%的市场规模。
DRAM市场三星、SK海力士、美光三足鼎立的格局,不是短时间内能形成的,而是经过了一场绵延50多年、持续至今的搏杀。在此期间,来自美国、日本、德国、韩国、中国台湾的产业巨头,包括Intel、IBM、英飞凌、Motorola、TI、日立、三菱、东芝、松下、现代、LG等厂商纷纷杀入DRAM市场,却一一倒在了时代的浪潮之下,成为DRAM市场的旁观者。就连开创DRAM产业的三大元老——英特尔、德州仪器和IBM,也分别在1986年、1998年和1999年,凄惨地退出了DRAM市场。
复盘美日韩DRAM产业的发展历史,对我国DRAM产业的发展具有极大的参考意义。

02

持续50多年的DRAM战争,美日韩轮番登场美国:DRAM存储的开创者,依然活跃在战场一线
1966年,IBM率先研发MOS型RAM存储成功,开启半导体存储的历史。1970年,Intel在其3寸晶圆厂成功量产C1103,奠定了DRAM快速商业化的基础。到1974 年,Intel的DRAM占据全球超80%份额。
1973年美国其他厂商例如德州仪器、Mostek(由德州仪器的前员工于1969年创立)、日本厂商NEC等先后进入DRAM市场,德州仪器推出成本更低的4K DRAM,Mostek推出针脚更少的4K DRAM,均成为Intel的强劲对手。
1976年,Mostek推出的MK4116采用了POLY-II(双层多晶硅栅工艺),容量达16K,大获成功,占领75%的DRAM市场。而后继续持续推出新产品,进一步获得市场份额,在70年代后期,一度占据DRAM市场85%份额。但后来为应对来自资本市场的恶意收购,导致股权结构大幅变动,经营战略发生调整,管理层动荡及技术人员流失,公司发展遭遇较大障碍。
1978年,四个Mostek的离职技术人员创立了一个未来的存储巨头—美光。面对80年代如日中天的日本半导体产业,在其他9家美国DRAM公司纷纷倒闭后,美光采取其企业发展的关键一步,对日本提出反倾销的控诉,最后日本与美国签订半导体贸易协议,美光借此不但重拾价格竞争力,其销售额在1986至1988年间成长了6倍。
面对90年代崛起的韩国半导体产业,美光采取两项重要策略,一为并购德仪半导体部门,藉此获得重要技术与研发能力,并增加规模分摊制造成本;二为与英特尔策略联盟,确保美光在高阶产品的市场。
进入新世纪后,面对威胁更大的三星,美光合纵连横,并购了日本KMT、东芝在美国的半导体工厂、以及全球第三大厂尔必达,购买中国台湾华亚科技的股权,与南亚科技建立策略联盟,正式进入全球布局的阶段。日本:后发先至,在2012年彻底落幕
1976年,日本政府启动了“DRAM制法革新”国家项目,被认为是日本DRAM产业最重要的崛起推手。同年,由日本政府出资320亿日元,日立、NEC、富士通、三菱、东芝五大企业联合筹资400亿日元,日本VLSI联合研发体成立,设立了6个实验室,从高精度加工技术、硅结晶技术、工艺处理技术、监测评价技术、装置设计技术等方向入手,成功攻克了包括电子束光刻机、干式蚀刻装置等半导体核心加工设备,以及领先的制程工艺和半导体设计能力。在VLSI项目的推动下,日企1977年研制成功64K DRAM,已成功赶上美企DRAM研发进度,随后日本DRAM产业进入增长爆发期。
1982年,日本成为全球最大的DRAM生产国。1985年,全球半导体产业转入萧条,半导体价格大幅度下跌,英特尔、TI等厂商被迫撤出了DRAM市场。而凭借VLSI项目的成功,日本企业一举占据了64K、128K、256K和1M DRAM市场90%的份额。
1986年,日本签订《美日半导体协议》,协议主要内容包括:对日本半导体限制出口数量;制定公平价格,日本半导体必须高于“公平价格”来出口;美国在日半导体市场份额强制要达到20%以上。1991年,第二次《美日半导体协议》签订。
1999年,为保护日本的DRAM产业,在日本通商产业省(经济产业省前身)的主导下,NEC和日立分别剥离旗下DRAM业务,成立了新公司尔必达,2004年三菱电机的DRAM业务部门也被并入。自此,曾在IC Insights 1993年的全球十大半导体厂商排名中分别位列第二、第五和第八的三家日本半导体厂商的DRAM业务汇集在了一起。
2012年,在遭遇日元升值、韩国同行强势崛起、市场需求和产品价格双双下滑等影响下,尔必达被美国美光科技收购,标志着日本在DRAM的竞争中彻底被淘汰。 韩国:从崛起到辉煌,永远在逆势投入
1976年,在日本启动VLSI研究项目的同时,韩国政府已在龟尾产业区建立韩国电子技术研究所(KIET),分为半导体设计、制程、系统三大部门,并都交由从美国半导体产业回来的技术专家负责,大量招收美国归来的韩系工程师,集中研发集成电路关键技术。
1970年代中后期开始,韩国三星,LG、现代和大宇等财阀,通过购买、引进DRAM技术专利及加工设备,对其进行消化吸收并在此基础上持续投入研发,以追赶技术差距。直到1980年代后期,家用PC电脑兴起,且产品换机时间大幅缩短为3-5年,普通消费者对价格敏感,而对使用寿命要求不高,且日本半导体产品受到美国压制,韩国DRAM产品才得以逐步扩大市场份额。
1992年,三星率先攻破技术壁垒,推出世界第一个64MDRAM。此后,三星继续提高研发投入,到1996年又开发出第一个1GB DRAM。三星电子DRAM芯片出口额达到62亿美元,位居第一;现代电子居世界第三。
截至2000年,占DRAM份额前五的韩厂有两家,分别为三星和现代,其中三星占23.00%,位居第一;现代占19.36%,位居第三,韩国企业领导DRAM市场。
1995年之后,三星多次发起“反周期定律”价格战,使得DRAM领域多数厂商走向破产,并逐渐形成DRAM领域只有几家垄断市场的现状。在1996年至1999年,三星再次祭出“反周期定律”,而彼时日立、NEC、三菱的内存部门不堪重负,被母公司剥离,加上东芝宣布自2002年7月起不再生产通用DRAM,日本DRAM仅剩下尔必达一家。
2007年初,因全球DRAM需求过剩,叠加2008年金融危机,DRAM颗粒价格从2.25美元暴跌至0.31美元。三星却将2007年公司总利润118%用于DRAM扩产,使得DRAM价格接连跌破现金成本和材料成本。在这样的攻势下,德国厂商奇梦达于2009年初宣布破产,日本厂商尔必达于2012年初宣布破产,三星市占率进一步提升,全球DRAM领域巨头只剩下三星、海力士和美光。

03

以史为鉴,中国的DRAM产业将加速发展纵观美国、日本和韩国DRAM产业的发展历程,以及没有提及的中国台湾DRAM产业的兴衰,有三个经验或者说教训可以供我们参考:
一是产业定力。从日本、韩国等DRAM发展历史经验来看,无论是日本的“DRAM制法革新”国家项目,还是韩国的“官民一体”的DRAM共同开发项目,举国体制、单点突破及以点带面都是发展半导体产业的有效方式。当前的DRAM产业需要数以千亿计的资本实力、以数十年计的产业定力,才能形成合力并坚持到产业的黎明。而从中国台湾 DRAM 厂经验中了解,若没有此时此地的鱼死网破及孤注一掷,也很难看到彼时彼地的美好未来与锦绣明天,一旦选择开始,则必须全力以赴,没有退路。
二是设备自主能力。半导体行业,具有一定程度的后发优势,核心设备的迭代至关重要。由于半导体工艺、设备及材料进步非常快,而新玩家进入半导体行业时,没有历史资产及折旧包袱,并有机会用新设备及新材料,从而达到更好的产出率及更高的产品良率,故有一定的“后发优势”。从日、美、韩的经验显现,中国半导体产业希望实现反超,离不开关键设备的迭代能力,但若希望基业长青,晋华事件不再重演,设备自主创新能力就至关重要。
三是产业链的支持。日本、韩国能实现后发而先至,在成长初期,都基于已经拥有较好的中游制造能力及下游品牌终端需求支持,两者缺一不可,这也是为什么除德国以外,其他国家始终没有较大的 DRAM 厂商进入历史舞台。
回首中国DRAM产业发展史,“七五”期间我国集成电路技术“531”发展战略成功研制了中国人第一块64k DRAM、“八五计划”时期的“908工程”和“九五计划”时期的“909”计划分别孕育了无锡华晶电子以及上海华虹微电子两大晶圆厂,中国资本先后收购奇梦达科技(西安)有限公司填补国内DRAM设计空白,以及海外DRAM厂商ISSI实现资本化都为中国DRAM产业链填上了浓墨重彩的一笔,四十年间从自主研发到技术引进再到兼并收购。
2014年以后,随着集成电路产业逐渐成为经济结构升级的重点发展方向,关注度和资金纷至沓来,中国DRAM产业目前迎来了发展的时机。
一方面,华天科技、深科技、太极实业等封测厂商在存储领域的投入,江波龙、金泰克等模组厂商的崛起,以及华米OV、联想、同方、阿里、腾讯等下游品牌商的需求,给予了中国DRAM产业良好的成长土壤。
另一方面,存储行业的发展历程是技术和需求相互促进的演进史,制造端的突破将带动DRAM产业链加速发展。 除了二期工厂奠基,合肥长鑫计划今年完成17nm工艺DDR5 和LPDDR5芯片研发。若合肥长鑫成功实现规划,有望跻身三星、SK 海力士、美光全球三大DRAM巨头之列,成为第四大DRAM芯片厂,中国的DRAM产业也将迈入加速成长期。

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07月07日 20:57
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