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韩国芯片,危险!

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(原标题:韩国芯片,危险!)

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2月26日,美光宣布已率先向生态系统合作伙伴及特定客户出货专为下一代CPU设计的 1γ(1-gamma) 第六代 (10纳米级) DRAM节点DDR5内存样品。

在半导体行业的激烈竞争中,美光率先量产第六代 DRAM 芯片的消息,一时间引发业界关注。这一突破性的进展,不仅展示了美光在技术研发上的强大实力,也为其在未来的市场竞争中赢得了先机。

一直以来,三星和SK海力士在DRAM市场中占据着重要地位,而美光此次成功突围,率先推出第六代DRAM芯片,或将打破原有的市场格局。

DRAM角逐:

美光反超三星和SK海力士

美光此次推出的1γ DRAM,在性能方面实现了全方位的突破,每一项提升都直击当下科技发展的痛点与需求。

据了解,美光1γ DRAM节点的这一新里程碑将推动从云端、工业、消费应用到端侧AI设备(如AI PC、智能手机和汽车)等未来计算平台的创新发展。美光1γ DRAM节点将首先应用于其16Gb DDR5 DRAM产品,并计划逐步整合至美光内存产品组合中,以满足AI产业对高性能、高能效内存解决方案日益增长的需求。


美光基于1γ节点的16Gb DDR5产品DDR5内存速度可达9200MT/s,较上一代提升15%,可满足数据中心、端侧AI设备对高性能计算的需求。同时,美光的1γ节点采用了新一代高K金属栅极CMOS技术,结合设计优化,功耗降低超20%,并显著改善热管理性能。此外,新一代内存通过极紫外光刻(EUV)与工艺创新,使比特密度提升超30%,有效提升内存供应效率。

美光声称,它是第一个出货第六代1γ DRAM节点的公司,该节点最小几何尺寸在19nm和10nm之间。随着DRAM制造商开始生产10nm级DRAM,他们放弃了纳米测量,转而采用1x、1y、1z,现在又采用1α、1β和1γ。三星和SK海力士将该序列标记为1x、1y、1z,然后是1a、1b和1c。

据美光消息透露,AMD和英特尔已经开始在其服务器和消费处理器上验证1γ DRAM的使用。这是认证过程中的关键步骤,可能会带来大规模生产订单。美光在DRAM技术方面的进步与高性能计算和AI应用日益增长的需求在战略上保持一致,高带宽内存在其中发挥着关键作用。

不难看到,美光在经过多代验证的DRAM技术和制造策略的基础上,成功打造出优化的1γ节点。1γ DRAM节点的创新得益于CMOS技术的进步,包括下一代高K金属栅极技术,它提升了晶体管性能,实现了更高的速率、更优化的设计以及更小的特征尺寸,从而带来功耗降低和性能扩展的双重优势。

此外,通过采EUV光刻技术,1γ节点利用极短波长在硅晶圆上刻画出更精细的特征,从而获得了业界领先的容量密度优势。同时,通过在全球各制造基地开发1γ节点,美光可为行业提供更先进的技术和更强的供应韧性。

美光的率先突围,让DRAM市场的原有格局,迎来新冲击。

据业内人士1月17日透露,SK海力士近日完成了10nm级第六代1c DDR5的量产认证(MS Qual,Mass product certification)。量产认证又称批量资格认证,是指连续几个批次的生产结果全部满足质量及良率要求,可以进行全面量产时,颁发的认证证书。

SK海力士CTO兼未来技术中心副总裁车善勇在1月15日举行的全体会议上也表示,“一旦将1c DDR5管理从开发部门转移到制造部门的过程完成,预计将于2月初开始全面量产。”

此前一直就有消息传出,SK海力士将于今年2月份在全球率先采用10nm级第六代(1c)精细工艺量产DRAM(目前SK官网仍未正式宣布该产品量产的相关消息)。这使得SK海力士自去年8月开发出全球首款采用1c的16Gb DDR5 DRAM以来,直至量产,始终保持全球第一的头衔。

在业界最先进工艺第六代10nm级DRAM的开发和量产方面,美光的量产时间基本可以视为与SK海力士持平,均领先于竞争对手三星电子。

三星电子历来是存储技术的领导者,但其10nm级第六代DRAM如今尚未完成。最初,三星宣称其第六代10nm级1c DRAM制程于2024年年底完成开发并计划量产。但后续生产良率未提升,致使开发时间延迟了约半年,推至2025年6月。

在这六个月期间,三星预计将良率提升到70%左右。按照业界过往经验,每一代制程的开发周期通常在18个月左右。不过,三星自2022年12月开发出第五代10nm级1b DRAM制程,2023年5月宣布量产后,就再也没有1c DRAM的消息传来。

最近,又有消息指出,三星电子正决定重新设计尖端的1c DRAM芯片。这一决定无疑增加了三星电子在抢占尖端DRAM业务市场方面面临挑战的可能性。从头开始重新设计DRAM需要花费大量时间,需要彻底重新设计电路,并且必须对量产所需的掩模和组件进行额外的重新设计。

整体来看,在DRAM市场的长期竞争中,三星和SK海力士一直是美光强有力的竞争对手。在DRAM市场排名第三的美光科技,在技术上实现了飞跃,抢先于竞争对手三星电子,甚至SK海力士出货了10nm级第六代1γ DRAM产品,为其市场份额的提升带来了巨大推动力。

从市场数据来看,美光在DRAM市场的份额呈现出显著的增长趋势。据TrendForce数据显示,2024年第三季度,美光的DRAM市场份额从上一季度的19.6%升至22.2%。与此同时,三星和SK海力士的份额分别小幅下降至41.1%和34.4%。

HBM赛道:

SK海力士领先、美光赶超、三星衰落

另一方面,三星此次第六代1c DRAM制程的延迟不仅影响了其核心产品DDR5内存的量产时间,也波及了其高带宽内存(HBM)的开发。

通常DRAM制程从开发完成到量产的时间为6个月,如果三星今年6月完成第六代10nm级1c DRAM的开发,那么实际量产的时间大概在2025年底。而这样的情况,几乎会影响到三星目前正处于关键时期的HBM产品的发展,意味着三星原计划于2025年下半年量产的第六代HBM4将面临非常大的不确定性。

与SK海力士选择稳定方法,将第五代10nm级1b DRAM制程用于HBM4的方式有些许不同,三星展现出跃进的决心,打算将第六代新工艺1c DRAM首先用于HBM4,以快速提高性能和能效。但要达成目标,最重要的就是尽快量产,1c工艺DRAM的量产将影响三星HBM4的工作进度。

因此,三星先前宣布在2025年下半年将1c DRAM制程用于HBM4并量产的规划或将落空,给三星在HBM市场的竞争力带来影响。

反观美光,美光目前已向英伟达的AI芯片供应8层HBM3E芯片,尽管其市场份额仍远低于12层HBM3E芯片的领导者SK海力士,但领先于三星电子的HBM产品和市场进度。

近日还有消息指出,美光即将开始量产其12层堆栈的HBM,并将其供应给领先的AI半导体公司英伟达。

美光表示:“我们继续收到主要客户对美光HBM3E 12-Hi堆栈的积极反馈,尽管功耗比竞争对手的HBM3E 8-Hi低20%,美光的产品依然提供50%更高的内存容量和行业领先的性能。”

12层HBM3E堆栈预计将用于AMD的Instinct MI325X和MI355X加速器,以及Nvidia的Blackwell B300系列计算GPU,服务于AI和HPC应用。

而相比之下,三星电子最近才进入8叠层HBM产品的小规模量产阶段,尚未通过12叠层产品的测试。三星计划在近期向英伟达发送12层堆栈 HBM 样品产品,但最终交付仍需获得批准。

然而,美光在赶超了三星电子之后,如今还正努力在今年晚些时候几乎与SK海力士同步量产16层HBM3E。

一位业内人士透露,“美光正在对量产设备进行最后评估,并在关键制造设备上进行了大量投资”。有分析人士预测,美光去年仍为个位数的HBM市场份额,将有望在2025年达到两位数。

实际上,美光传统上在HBM领域处于弱势。但在2022年大胆放弃了HBM3的量产,美光将精力集中在了HBM3E内存的研发和改进上。这一决策收获了丰硕的成果,使美光获得了HBM最大需求方英伟达的订单,并开始向英伟达出货HBM3E内存。

目前HBM需求处于顶峰,而美光自己也透露,2025年生产线已被预订一空。

毫无疑问,HBM是过去一年多时间里最热门的DRAM技术和产品,三星、SK海力士和美光围绕着它展开了一场“三国大战”。

SK海力士成为了这一行业的领头羊,正在不断巩固自己在这个利基市场的领导地位。据悉,SK海力士正在加快开发HBM4以满足英伟达的要求,目标是在年内完成,并计划于2026年实现量产。

美光首席财务官Mark Murphy预计,美光下一代HBM4将在2026年量产,同时还在推进HBM4E的开发。


而三星明显落后于上述两家厂商,其向英伟达供应HBM3E的进程出现了延迟,押注10nm第六代1c DRAM和HBM4的进展,也无疑使三星陷入困境。

值得注意的是,三星在为其第六代1c DRAM量产做准备的同时,一场围绕着DRAM的新角逐,正在隆重上演。

据Business Korea报道,三星电子已开始建设一条新型试验线,该测试线被称为“one path”线,以提高公司在10nm级别上的第七代DRAM的产量,预计将于2025年第一季度完工。

也就是说,三星在第六代DRAM还没进入量产阶段前,就已经开始为第七代DRAM建置厂房。外界认为,三星此举是为明年重夺优势而提前进行投资。由于三星在包括DRAM以及HBM在内诸多存储领域逐渐失去领导地位,提前开始下一代试产线的建设可能是公司迫切希望重新获得竞争力的举措。

美光,再下一城

与此同时,美光还在低功耗DRAM领域崭露头角,这一领域也是半导体行业的关键竞争战场。

据报道,美光将为三星Galaxy S25提供大部分初期批次的内存芯片,其LPDDR5X芯片在功耗效率和性能上据称优于三星自家产品,同时也解决了三星内存芯片发热量过大的问题。这也是三星Galaxy系列首次由非三星的公司成为主要内存供应商,而三星半导体将仅作为第二内存芯片供应商。

美光作为全球领先的独立内存芯片制造商,在LPDDR市场已经取得了显著成就:


  • 早期布局:早在2022年,美光就推出了首款基于10nm级1b工艺的LPDDR5X,并将其应用于苹果iPhone 15系列手机中。

  • 广泛合作:除了为三星Galaxy S25供货外,美光还参与了多个重要项目,例如为NVIDIA Blackwell GB200 AI加速器提供了16颗LPDDR5X芯片等。

尽管如此,这一消息还是引发了业内的广泛关注,因为美光作为三星的竞争对手,在过去十多年里一直充当三星的第二大内存供应商,而这次却被提升为主要供应商。这一决定显然是基于价格、性能、功耗等多方面的考虑,尤其是在DRAM芯片领域,三星的竞争力似乎正面临挑战。

一直以来,三星电子的半导体部门(特别是三星MX)在全球内存芯片市场中占据了领先地位,尤其在高端手机市场,其内存芯片几乎成为了智能手机的标准配置。但近年来,三星在内存芯片的技术进步上似乎有所滞后,尤其是在低功耗DRAM和HBM的技术上,逐渐被美光、SK海力士等竞争对手迎头赶超。

相比之下,美光近年来加大了对技术创新的投入,推出了一系列更高效、更稳定的DRAM芯片,成功弥补了在性能和功耗方面的差距。

此外,美国渴望扩大半导体自给自足率,在这一大背景下美光也获得了美国政府大量资金支持,得以新建大型存储晶圆厂。与韩国同行相比,在美国《芯片与科学法案》的推动下,使得美光摆脱了资金和生产能力有限的困境。

去年,美光从美国商务部获得了61.65亿美元的补贴,这是其在爱达荷州和纽约州1250亿美元设施投资的一部分。

今年早些时候,美光宣布将在新加坡裕廊建设一座价值70亿美元的先进封装设施,用于HBM生产,该设施将为英伟达和博通供货。此外,美光计划到2027年在日本广岛建立HBM生产设施,预计美光的HBM生产能力将从2024年底的每月2万片晶圆增加到2025年底的每月6万片晶圆,增长三倍。

与此同时,美光的美国身份也使其更容易接触英伟达、英特尔、AMD等AI芯片企业,便于拿下更多的HBM订单。

传统上,美光在通用DRAM领域排名第三,如今在DRAM、HBM和低功耗内存等定制半导体领域取得了显著突破。此前并未将美光视为重大威胁的韩国存储器公司,正密切关注其进展。

美光的崛起或将对整个存储市场格局产生了深远影响,市场竞争变得更加激烈,各大厂商为了争夺市场份额,会不断提升产品性能、降低成本,这将推动整个行业的技术进步和产品升级。

然而,三星能否在内存芯片领域重新夺回市场份额,还需看其如何应对当前的技术困境和市场挑战。除了在DRAM芯片的技术创新上进行投入,三星还需要在成本控制、制造能力、良率等诸多方面做出相应的调整,以确保在激烈的市场竞争中扭转局势。

DRAM,全面迈入EUV时代

在美光1γ DRAM的辉煌成就背后,EUV光刻技术的作用举足轻重。

EUV光刻能够实现更高的分辨率,让DRAM芯片中的晶体管尺寸进一步缩小,从而在相同的芯片面积上集成更多的晶体管,提高了芯片的性能和存储容量。通过EUV光刻技术,美光成功地将1γ DRAM的容量密度产出较上一代提升30%以上。EUV光刻技术还减少了多重光刻步骤,相较于传统光刻技术在制造先进芯片时需要多次曝光和图案叠加,这不仅增加了生产成本,还容易引入误差。而EUV光刻技术可以在一次曝光过程中完成更复杂的图案刻画,大大提高了生产效率和芯片的良品率。


目前,美光在日本的晶圆厂生产1γ DRAM,该公司的第一台EUV工具于2024年在日本安装。随着美光1γ内存产量的提高,它将在日本和台湾的晶圆厂增加更多EUV系统。

美光DRAM技术路线图也显示,1γ之后,美光也将在1δ工艺中采用EUV技术,同时美光在未来几年将发展3D DRAM的架构,以及用于DRAM生产的High-NA EUV光刻技术。

AI浪潮下,存储市场DRAM芯片正朝着更小、更快、更好的方向发展,EUV光刻机担当重任。

早在多年前,三星和SK海力士就已引入EUV光刻机生产DRAM芯片。作为全球存储器市场的主要玩家之一,美光在采用EUV光刻技术方面略显保守,是业内最后一家采用该最先进技术的公司。

如今,随着美光采用EUV光刻技术生产DRAM,宣告着DRAM芯片制造全面进入EUV时代,也使得DRAM市场对EUV光刻机的需求进一步攀升,促进EUV光刻机技术的研发和创新。

美光率先量产第六代DRAM芯片并在HBM领域取得的进展,不仅展示了其在技术创新和市场竞争中的强大实力,也为整个半导体行业的发展带来了新的活力和调整。

尤其是在DRAM和HBM市场,美光的突破或将打破原有的市场格局,加剧市场竞争。美光计划在2025年将其HBM市场占有率提高到20%-25%之间 ,这一目标将对SK海力士和三星在HBM市场的主导地位构成挑战。

过去几年,曾经笑傲市场几十年的霸主似乎不复往日辉煌,英特尔经历了史上最大裁员和股价暴跌,三星在HBM上举步维艰,连DRAM微缩技术也不复领先,而SK海力士则在潜心经营多年HBM后获得了丰厚回报。

至于美光,在近年来颇为强势的攻势下,再给了韩国存储芯片巨头当头一棒。

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