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臺灣存儲產業衰敗給大陸存儲發展敲響了警鐘

放大字體  縮小字體 發布日期:2019-08-13  瀏覽次數:7247
核心提示:說到臺灣的存儲器發展史,可以追溯到1983年,當時臺灣政府借助與美國的合作開始了內存的研發。1980年代,臺灣通過為美國配套生產電腦周邊產品,積累了產業能量,而以個人電腦為基礎的信息產業的發展帶動了存儲產業的發展。臺灣開始了存儲產業的試水。

2018年,全球DRAM市場規模為1000億美元,其中三星、SK海力士、美光三大巨頭市場占有率超過90%,呈現寡頭壟斷態勢。近年來,在關鍵核心技術國產替代浪潮的推動下,中國大陸迎難而上,開啟對DRAM的戰略布局,力爭在這一高端產業上有所作為。

2016年立項的合肥長鑫已累計投入25億美元研發費用,建成了第一座12英寸DRAM存儲器晶圓廠,技術和產品研發有序開展,并已持續投入晶圓超過15000片;紫光集團DRAM事業在2016年擬收購美光未果后,于2019年6月30日宣布重啟DRAM計劃,組建DRAM事業群。

然而,DRAM產業發展之路必將布滿荊棘。縱觀臺灣DRAM產業30年的發展,投入500億美元卻血本無歸,其留下的經驗和教訓值得我們深思。

一、臺灣存儲器的三十年,投入500億血本無歸

說到臺灣的存儲器發展史,可以追溯到1983年,當時臺灣政府借助與美國的合作開始了內存的研發。1980年代,臺灣通過為美國配套生產電腦周邊產品,積累了產業能量,而以個人電腦為基礎的信息產業的發展帶動了存儲產業的發展。臺灣開始了存儲產業的試水。

1993年美國茂矽電子成立,并在1985年成功開發出了64K和256K的內存,1987年成立臺灣茂矽電子,1991年茂矽電子兼并了美國華智。但由于缺乏晶圓制造能力,只能產品外包生產。華智外包給日本索尼和韓國現代進行代工生產256K DRAM,茂矽則將16K SRAM外包富士通生產,64K SRAM外包韓國現代電子生產,其后開發的256K SRAM外包日本夏普生產。茂矽電子開始積極追求獨立發展存儲產品的可能,并于1993年建成6英寸生產線生產DRAM。

1989年,宏碁和德州儀器合資建立了合資制造公司德碁半導體,投資新臺幣31億元建設6英寸晶圓廠,生產1M DRAM產品。這是臺灣第一家專業DRAM生產廠,標志著臺灣DRAM產業的真正起航。然而1990年前后,內存市場不景氣,逼迫德碁咬牙苦熬三年,直到1992年DRAM價格谷底翻升,德碁才扭虧為盈。隨后又建設了一座8英寸晶圓廠。但是由于景氣周期影響,1997至19898年德碁累計虧損超過新臺幣50億元,隨著德州儀器放棄DRAM業務并甩賣給美光,跟臺灣宏碁的技術合作自然也就終止了。失去技術合作的德碁半導體于1999年被臺積電收購并改造為純邏輯晶圓代工廠。但宏碁賬面獲利超過200億元新臺幣。(笑)

當時,茂矽和宏碁被看作是臺灣內存行業的起步標桿。

面對日韓日新月異的DRAM技術能力,1990年,臺灣官方在美國顧問建議下,啟動了“次微米制程技術發展五年計劃”,目標是攻克8英寸0.5微米制程技術,獲得4M SRAM和16M DRAM的生產能力。1994年12月,臺灣投資新臺幣180億元,由臺積電占股30%,聯合華新麗華、矽統等13家公司成立世界先進(VIS),建設臺灣第一座8英寸晶圓廠,主攻DRAM芯片業務。然而,世界先進經營不善,2001年至2003年虧損新臺幣200億元,被迫退出DRAM行業,2004年在臺積電的幫助下轉型為晶圓代工廠。世界先進是臺灣唯一一家能夠進行DRAM產業技術研發的企業,它的退出標志著臺灣自主之路的夭折。此后,臺灣DRAM全部企業都需要花費巨額資本從美、日獲得制程技術授權。

1994年,力晶半導體依靠從日本三菱電機獲得的技術授權,開始籌建DRAM生產線。然而,由于市場不景氣,投產后的力晶半導體虧損嚴重,直到直至2004年,力晶的12寸晶圓廠,成為全球唯一將256M SDRAM生產成本,降至3美元以下的廠商,當年實現盈利高達新臺幣165(約5億美元),并在2004年完成轉型為存儲晶圓代工廠。

1995年,臺塑集團依靠日本沖電氣提供的技術授權成立南亞科技,設立8英寸DRAM廠。同時,臺塑集團投資新臺幣42億元與日本小松合資成立了硅片生產工廠,大大提高了南亞科技的成本優勢,2002年,南亞科技憑借DDR內存的成本優勢盈利100億元。2003年,南亞科技與德國英飛凌合資成立華亞科技,建立12英寸晶圓廠。

1996年,茂矽電子與西門子的半導體部門合資,投資450億元新臺幣,在新竹園區成立茂德電子,建設8英寸晶圓廠。采用西門子提供的制程生產DRAM晶圓,產能由兩家分配。2001年起,由于DRAM產業不景氣,茂矽虧損300億元新臺幣,并大量質押茂德股票,引發與英飛凌的矛盾。2002年10月,英飛凌突然與茂矽中斷合資關系,終止技術授權合約,并停止采購茂德的晶圓。此后茂德的發展非常艱難,2007年金融危機后,茂德便一直虧損。

2006年,臺灣剩下六家DRAM廠商,其中三家為自主品牌,分別是南亞、茂德和力晶,另外三家為DRAM代工廠商,分別是華邦電子、華亞科技和瑞晶。

2007年起,全球金融危機醞釀并爆發,內存產量供過于求,價格全面崩盤,從此徹底摧毀了臺灣DRAM產業。最終,南亞科、華邦轉型為利基型DRAM,茂德轉型為IC設計公司,力晶在2013年成功轉型為專業晶圓代工公司,建立營運新模式;2013年瑞晶也并入了美光;2015年,美光以32億美元收購華亞科技67%的股份。到此,臺灣DRAM之路走到盡頭。

從2001年到2010年,力晶、茂德、華邦、華亞科、南亞科等五家DRAM廠,共投資9048億元;五家公司帳上的長期債務相加,金額高達1544億元。從財務角諾基亞看,只要能賺到更多現金,負債不是問題,但分析臺灣五大DRAM廠財務狀況發現,2001年到2010年以來的凈利總合,是虧損2245億元,等于10年來,平均一年虧掉200多億元,投資報酬率為負-25%。

二、急功近利掙“快錢”埋下隱患

有臺灣學者統計,過去三十年來,臺灣省向DRAM產業投入了超過16000億元新臺幣(約合五百億美元),有超過20000名科技精英參與到DRAM事業中,最后卻負債累累,連年巨額虧損。其中原因值得深思。

缺乏自主創新能力

其實在1980年代,臺灣DRAM廠商的研發能力還是蠻強的,臺灣省政府還能在產業政策、產業技術上,對DRAM產業進行扶持。但是在1990年代,由于臺積電的代工模式引領了臺灣半導體產業的發展,加上臺積電的創始人張忠謀先生不看好存儲產業的發展,影響到臺灣省政府繼續扶持DRAM產業的決心,導致臺灣DRAM產業自主研發積極性減小。

由于臺灣廠商放棄自主研發,通過國外技術轉移,從而喪失核心技術研發能力,以至于DRAM相關專利全部掌握在幾大存儲巨頭手中。有臺灣學者統計,每年臺灣需要向海外合作伙伴支付的技術授權費用超過新臺幣200億元(約為6億美元)。一旦海外合作伙伴出于自身營運窘迫或另有考量決定不再技術授權時,臺灣DRAM將立刻面臨技術斷炊的局面,最終只能將晶圓廠低價賣出。2002年英飛凌終止給茂德授權的慘痛歷歷在目。

工藝和設備是密不可分的。由于放棄自主研發DRAM技術,同樣臺灣也不具備自主設備制程能力,臺灣DRAM廠商每年需要花費十幾億美元資金購買工藝制程設備。有臺灣學者統計,2000至2010年間,臺灣整體DRAM產業僅購買制程設備就花掉累計上萬億臺幣,導致了4000多億元的借債,其中有3000億元來自銀行借款,與債券、公司債和其他資本融通工具的總和遠超過這幾家上市公司的總市值。而DRAM產業工藝制程轉變快,加上臺灣DRAM規模有限,無法承受新設備的不斷投入。

戰略判斷嚴重失誤

存儲產業是一個面向大批量生產的標準化產品,因而制造商必須依賴成本控制,低價格競爭,技術升級以及提高生產能力在市場上存活。

在早期的6英寸晶圓時代,臺灣DRAM依靠技術還在國際市場中獲得一席之地。但是到了8英寸晶圓、12英寸晶圓,臺灣存儲廠商戰略出現了失誤,其搶占市場最簡單的方法就是降低成本,大打價格戰。

從2002年開始,臺灣DRAM廠商開始12英生產線的大規模投資,因為12寸廠的產能可以達到8英廠的2.25倍,可以使成本降低30%。從財務角度看,當廠商大量投資建廠擴充產能,成本的降低和利潤提升可以使整個行業獲利。但是,一旦需求不及預期,任何產能的增加都會導致過剩和開工不足,導致成本提高,這影響了整個產業的獲利能力和資本積累。

當時,幾乎2/3的新建或擴充產能集中在存儲器產業中,但需求端并沒有快速成長,全球存儲器的市場未能達到預期,造成供過于求的局面,最終導致DRAM和NAND閃存價格的持續下跌完全超出市場預期。

另外一點就是臺灣廠商在1990年代和2000年代多采用代工模式。產能對代工廠的運營非常考驗,如何規劃產能的大小是令DRAM廠商頭痛的問題。當產能過小,無法與IDM廠競爭,只有被使喚的份;當你產能足夠大時,又引起IDM大廠的擔心,害怕雙方爭奪客戶。而重要點的一點就是IDM廠不可能把最先進制程的DRAM產品交給代工廠生產。因此,DRAM代工模式在業界受到質疑,中芯國際于2007年退出存儲器代工領域可能也此有關。

牢記前車之鑒,走自主研發正道

以銅為鏡,可以正衣冠;以史為鏡,可以知興替;以人為鏡,可以明得失。

回顧臺灣DRAM產業三十年發展之路,從逐步放棄自主研發,到完全依賴外國企業技術授權,再到代工模式遭遇金融危機重創,最終落得滿盤皆輸。背后的原因和經驗教訓對正在發展DRAM產業的中國大陸有著借鑒和警示意味。

在自主研發和技術引進兩條道路的選擇上,大陸也有許多精典案例,比如面板和LED,在半導體行業里也有同樣的案例,敗者的嗚咽之聲如猶在耳。

目前,中國存儲器產業的發展正在迎來關鍵的歷史機遇期。專家呼吁,在斥巨資打造宏偉產業的起步階段,必須充分吸取臺灣發展DRAM失敗的慘痛教訓,千萬不能因為急功近利而走上依賴外商技術授權的歪路,給產業發展造成無法彌補的損失,這將是任何人都無法承擔的重大歷史責任。

黨的十八大以來,習近平總書記在多個場合反復強調,核心技術受制于人是最大的隱患,而核心技術靠化緣是要不來的,只有自力更生。在國家大力布局存儲芯片產業的今天,這些話聽起來也非常具有針對性和前瞻性。

我們應該牢記臺灣存儲產業失敗的慘痛歷史教訓,把握住時代賦予的機會,堅持自主研發、埋頭苦干,不要尋找捷徑,不能讓“命門”落在別人手里,更別迷信“外人”開出的貽害無窮的技術授權的假藥方。

只有通過自主研發掌握核心技術,才有制勝法寶,才能把發展的主動權牢牢掌握在自己手中。這點從我國兩大晶圓代工公司的發展中得到了極好的證明。

中芯國際在尖端制造工藝研發上,堅持自主研發之路。本著一步一個腳印,掌握核心技術,技術延伸一代,研發一代,成熟一代,產業化一代的宗旨,中芯國際不僅實現了集成電路技術上的追趕,同時也將自己打造成中國集成電路的產業化航母。經過17年的技術積累和沉淀,中芯國際已經構建完成相對完整的代工制造平臺,包括28納米(2014年量產)、40/45納米(2013年量產)、55納米(2012年量產)/65納米(2010年量產)先進邏輯技術和90納米(2006年量產)、0.13/0.11微米、0.15/0.18微米、0.25微米、0.35微米成熟制程以及非揮發性存儲器、模擬/電源管理、LCD驅動IC、CMOS-MEMS等產品線。特別要提到完全自主獨立研發的SPOCULL工藝制程該,制程提供了在8寸半導體代工技術中最高的器件庫密度和最小的SRAM。同時SPOCULL技術還具有極低的漏電流,低功耗和低寄生電容的優秀的半導體晶體管特性。

華虹宏力從2002年開始自主創“芯”路,成長為全球第一家關注功率器件的8英寸純晶圓代工廠。2002年到2010年,陸續完成先進的溝槽型中低壓MOSFET/SGT/TBO等功率器件技術開發;2010年,高壓600V到700V溝槽型、平面型MOSFET工藝進入量產階段;2011年第一代深溝槽超級結工藝進入量產階段,同年1200V溝槽型NPT IGBT工藝也完成研發進入量產階段;2013年,第2代深溝槽超級結工藝推向市場,同時600V到1200V溝槽場截止型IGBT(FDB工藝)也成功量產;2015年,進一步優化,推出2.5代超級結MOSFET工藝;2017年第三代超級結MOSFET工藝試生產。經過多年研發創新和持續積累,華虹宏力得以有節奏地逐步推進自主創芯進程。截至2018年第4季度,作為全球最大的功率芯片純晶圓代工廠,華虹宏力8英寸MOSFET晶圓出貨已超過700萬片。值得強調的是,深溝槽型超級結MOSFET是華虹宏力自主獨立開發、擁有完全知識產權的創“芯”技術。

而在存儲方面,合肥長鑫的自主研發之路也取得階段性勝利。據公開信息顯示(《長鑫存儲亮相GSA存儲峰會,公開研發成果進展》),長鑫存儲技術來源是奇夢達,安全可靠,并建立了嚴謹合規的研發體系,保障技術和產品研發一直按計劃推進,已持續投入晶圓超過15000片,并結合當前先進設備完成了大幅度的工藝改進,開發出獨有的技術體系,拉近了與世界先進水平的技術差距。

人間正道是滄桑,小荷才露尖尖角;自主研發是正道,鑄我中華“芯”鐵軍!

 

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