韩系半导体是如何崛起的?

正所谓“螳螂捕蝉，黄雀在后”，日本厂商快速失势的同时，美国的另一个竞争对手又杀了出来，那就是 ——韩国。

早在日本启动 VLSI 项目的时候，韩国政府也没闲着。他们在庆尚北道的龟尾产业区建立了韩国电子技术研究所(KIET)，高薪笼络美国的半导体人才，集中研发集成电路关键技术。

除了 KIET 之外，韩国三星、LG、现代和大宇等财阀，也看中了半导体技术的市场前景，通过购买、引进技术专利及加工设备，对其进行消化吸收，积蓄技术力量。

1984 年，三星半导体建成了自己的第一个存储器工厂，批量生产 64K DRAM。谁也没有想到，这个名不见经传的韩国企业，会变成日后的行业“巨无霸”。

话说，从 1980 年代至今，DRAM 产业经历了将近四十年的发展。如果用一个词来形容这四十年，那就是 ——“腥风血雨”。

原因很简单，DRAM 半导体产业，最大的特点就是其周期性规律。行业人士曾经总结：DRAM 半导体存储，每赚钱一年，就要亏钱两年，所谓“赚一亏二”。

在这种强烈的周期性规律下，想要长期生存下去，是一件非常困难的事情。DRAM 厂商需要有强大的现金流和融资能力，能够维持高强度的研发支出，保持团队的稳定。

在亏损周期，DRAM 厂商需要更多的钱，才能够活下去。在繁荣周期，也不能大意。厂商在选择扩充产能时机时，需要非常谨慎。不然，就可能导致供大于求，盈利变亏损。

四十年前，全球大概有 40-50 家 DRAM 厂商。如今，只剩下三家，竞争之残酷，由此可见一斑。

这四十年里，有一家企业不仅坚持活了下来，还干掉无数对手，长期占据霸主地位。这家企业，就是前面提到的三星(Samsung)。

三星的故事，有些同学可能听说过。他们采取了一个被无数商学院写入教材的“杀手锏”战略 ——反周期投入。

简单来说，反周期投入，就是利用行业周期性发展的特点，在行业进入低谷时，在竞争对手都收缩规模时，反其道而行之，加大投入，扩大产能，进一步打压价格，从而让对手加剧亏损，甚至倒闭。

换言之，就是大家玉石俱焚，但是我更有钱，把你焚死了，我再继续活。

三星这家公司，就是靠着韩国的举国之力，接二连三地采用“反周期投入”策略，干掉了无数对手，成为了半导体存储领域的老大。

接下来，我们就详细看看，这几十年到底发生了什么。

第一次“反周期投入”

三星的第一次“反周期投入”，就发生在前文所说的 1980 年代中期。

当时，日美激战正酣，DRAM 市场普遍不景气，价格大跌。DRAM 芯片的价格从每片 4 美元(1984 年)，跌到了每片 0.3 美元(1985 年)。

三星建厂推出 64K DRAM 时，生产成本是 1.3 美元 / 片。面对行业寒冬，三星不仅没有收缩投资，反而开始逆向投资，扩大产能。

到 1986 年底，三星半导体累积亏损 3 亿美元，股权资本完全亏空，接近破产。

关键时期，韩国政府出手“救市”，总共投入近 3.5 亿美金，并且以政府名义背书，给三星拉来了 20 亿美元的个体募资。

后来，日本半导体被美国干翻，加上 PC 电脑进入热销期带来的行业繁荣，使得三星顺利翻盘，迎来业绩增长。

不久后，以三星为代表的韩系 DRAM 厂商，逐渐蚕食了日本半导体企业让出的市场份额，占据了市场的主导地位。

第二次“反周期投入”

1992 年，日本住友树脂厂发生爆炸，导致原材料供应紧张，内存价格暴涨。这一年，三星率先推出世界上第一个 64M DRAM。

1993 年，全球半导体市场又开始转弱。这时，三星故技重施，采取了第二次“反周期投入”。他们投资兴建 8 英寸硅片生产线，用于生产 DRAM。

1995 年，微软公司 Windows95 视窗操作系统发布，极大地刺激了内存的需求，带动内存价格大幅上扬，三星的投资获得回报。全球各大厂商后知后觉，纷纷投资扩大产能。

好景不长，到了 1995 年的年底，各厂商 8 英寸晶圆厂投产后，导致产能急剧增加，反而使得 DRAM 变成供大于求。于是，卖方市场又变成了买方市场，价格又开始下跌。

在此情况下，厂商们被迫削减产量，减小投资规模。

三星继续扩大投资。1996 年，三星推出世界上第一个 1GB DRAM，奠定了自己的行业领军地位。

1996-1998 年，DRAM 持续处于下行周期。

1999 年，DRAM 价格下跌的趋势有所缓解。因为互联网泡沫的出现，DRAM 行业进入了短暂的繁荣阶段。

这一年，在激烈的竞争环境下，内存行业发生了若干个重大变化：

韩系方面，韩国现代内存与 LG 半导体合并，成立现代半导体，后来，又从现代集团拆分(2001 年)，改名海力士(Hynix)。

美系方面，镁光收购德州仪器内存部门。

日系方面，日立、NEC、三菱电机的 DRAM 业务整合，抱团成立了尔必达(ELPIDA)。

欧系方面，西门子集团的半导体部门独立，成立了亿恒科技。几年后，2002 年，改名为英飞凌(Infineon)。再后来，2006 年，英飞凌科技存储器事业部拆分独立，变成了奇梦达(Qimonda)。

2000 年，全球 DRAM 市场份额的前五名之中，有两家是韩系厂商，分别是排名第一的三星(23.00%)，还有排名第三的现代(19.36%)。

不久后，互联网泡沫破碎，全球经济危机爆发。PC 市场遭受重创，DRAM 的市场需求也急速下降，价格又迎来了跳水。

2001 年，DRAM 市场规模从 288 亿美元腰斩至 110 亿美元。

2002-2006 年，DRAM 市场逐渐从低谷中恢复，整体增长形势良好。

2006 年，三星开发出世界上第一个 50nm 工艺的 1GB DRAM。海力士则开发出当时世界上最高速的 200MHz 512MB Mobile DRAM。

那一时期，DRAM 市场逐渐形成了五强格局，分别是：三星(韩)、SK 海力士(韩)、奇梦达(德)、镁光(美)和尔必达(日)。

第三次“反周期投入”

2007 年，微软推出 Vista 系统。该系统对内存消耗较大，DRAM 厂商预期内存需求大增，于是纷纷增加产能。

但实际上，Vista 销量很差，没有带动内存市场，导致产能再次过剩。

更悲催的是，2008 年，金融危机爆发，导致 DRAM 市场雪上加霜。内存价格一路下跌，甚至跌破材料成本。

在这个关键时期，三星第三次祭出“反周期投入”的杀招，进一步扩大产能，加剧了行业亏损。

2009 年春天，排名第三的德系厂商奇梦达宣布破产倒闭，欧洲厂商正式退出了 DRAM 市场。

2011 年，DRAM 供应量再次超过实际需求，价格暴跌。这一次，尔必达没能熬过去，宣布破产，标志着日本厂商全面退出了 DRAM 产业。

于是，五强变三强，DRAM 领域只剩下三星(韩)、镁光(美)、海力士(韩)。三家公司的市占率加起来，超过了 93%。

DRAM技术的现状如何?

2011 年之后，DRAM 内存的市场格局没有发生什么重大变化。但是，DRAM 的用户需求和市场环境，变化很大。

除传统 PC 之外，随着移动互联网和物联网的高速发展，智能手机、可穿戴设备、物联网设备(摄像头等)迅速崛起，极大地带动了对 DRAM 的需求。

云计算、大数据和 AI 人工智能的发展，又推动了数据中心的数量增加，从而带来了服务器和网络设备的急剧增加，也刺激了 DRAM 的销量增长。

这些需求，逐渐使得 DRAM 细分为标准型 DRAM、移动型 DRAM、绘图型 DRAM、利基型 DRAM 等类别。

标准 DRAM 主要应用于 PC、服务器等。移动型 DRAM 主要为 LPDDR，应用于智能手机、平板电脑等场景。绘图型 DDR 用于显卡的显存(GDDR)。利基型 DRAM，主要应用于液晶电视、数字机顶盒、网络播放器等产品。

多产品场景的旺盛需求，推动了 DRAM 价格的上扬。2018 年左右，比特币等数字货币的需求爆发，更是让 DRAM 市场迎来了难得的“黄金时期”。

2019 年之后，由于前期产能扩张和去库存因素，内存价格下跌较多。加密货币市场价格崩塌、智能手机市场进入成熟期，使得市场需求疲软，DRAM 再次进入低谷期。

根据相关机构发布的数据，从 2020 年下半年开始，到 2022 年 5 月，都属于 DRAM 市场的好转期。

今年 6 月开始，DRAM 行情暴跌。6 月份销量下降了 36%，7 月份又下降了 21%，可以说是全面崩盘，惨不忍睹。根据机构预测，四季度跌幅将进一步扩大。

接下来，我们再从技术的角度，看看这些年 DRAM 的发展。

一直以来，DRAM 芯片都是以微缩制程的方式，来提高存储密度。

DRAM 每一次制程的更新换代，都需要大量的投入。

以 30nm 更新到 20nm 为例，后者需要的光刻掩模版数目增加了 30%，非光刻工艺步骤数翻倍。对洁净室厂房面积的要求，也随着设备数的上升而增加了 80% 以上。

以前，这些成本都可以通过单晶圆更多的芯片产出，以及性能带来的溢价，进行弥补。但是，随着工艺制程的不断微缩，增加的成本和收入之间的差距逐渐缩小。

2013 年左右，当制程工艺进入 20nm 之后，制造难度大幅提升。18/16nm 之后，继续在二维方向缩减尺寸，已不再具备成本和性能方面的优势。

于是，DRAM 芯片厂商开始另辟蹊径，开始研究 Z 方向的扩展能力。也就是说，开始推进 3D 封装。

作为行业龙头，三星率先从封装角度实现了 3D DRAM。他们采用 TSV 封装技术，将多个 DRAM 芯片堆叠起来，从而大幅提升单根内存条容量和性能。后来，各个厂商纷纷跟进，3D DRAM 成为主流。

在产品标准方面，行业一般采用由固态技术协会(JEDEC)制定的产品标准，也就是大家熟悉的 DDR1-DDR5。

DRAM 三巨头，都具备了 DDR5 / LPDDR5 的量产能力。三星正在捣鼓 DDR6，据说 2024 年完成设计。

在芯片工艺制程上，DRAM 目前的表述和以前有所不同。以前，都是直接 40nm、20nm 这么叫。现在，因为电路结构是三维的，所以线性的衡量方式不再适用，出现了 1X、1Y、1Z、1α、1β、1γ 之类的术语表达制程。

业界认为，10nm~20nm 系列制程至少包括六代，1X 大约等同于 19nm，1Y 约等同于 18nm，1Z 大约为 16-17nm，1α、1β、1γ 则对应 12—14nm(15nm 以下)。

三星、SK 海力士和镁光已在 2016~2017 年期间进入 1Xnm 阶段，2018~2019 年进入 1Ynm 阶段，2020 年后进入 1Znm 阶段。

目前，各大厂家继续向 10nm 逼近。最新的 1αnm，仍处于 10+nm 阶段。