DRAM竞争的新时代

笔者最初是在2019年第三季度首次意识到DRAM出货数量的变化。2011年以后每个季度的DRAM出货数量基本维持在40亿个左右(图1)。然而,DRAM的出货金额在2018年第三季度达到顶峰并开始逐步下滑,且在2019年陷入“存储半导体危机”,后来DRAM出货金额虽然没有恢复,出货数量却远超40亿个,达到48.3亿个。而且,这种“居高不下”一直持续到2020年的第二季度。

图1:每个季度的DRAM出货金额、出货数量推移。(\~2020年第二季度)(图片出自:笔者根据WSTS的数据制作了此图。)

我们再回过头来看看1991年以来DRAM的出货数量变化。1991年至2002年,DRAM出货数量缓慢推移。然而,2003年至2011年,出货数量急剧增长。这是由于以中国为代表的亚洲诸国的经济迅猛发展,以及手机(后来的智能手机)、PC、数码家电等电子产品的迅猛发展,导致DRAM的生产获得增长。

然而,中国台湾的小规模DRAM厂家逐步被淘汰、从德国Infineon Technologies分离出来的Qimonda在2009年破产、Elpida也在2012年宣布破产且被镁光收购。结果,DRAM厂家集中在了三星电子、SK海力士、镁光科技三家公司。(图2)

图2:各家DRAM厂家的市场占比(\~2020年第一季度)。(图片出自:笔者根据DRAMeXchange的数据制作了此图。)

三家公司深知“DRAM一旦供给过剩,就会价格暴跌”的道理,因此三家公司在关注其他厂家的同时调整自身的生产。而且,在三家公司的“不言而喻的默契”之下,每个季度DRAM的出货数量保持在40亿个。

2019年第二季度DRAM的出货数量达到39.5亿个,同年第三季度出货数量骤增至48.3亿个(图3),同年第四季度达到48.9亿个,2020年第一季度达到44.7亿个,同年第二季度为46.1亿个,出货数量持续居高不下。

图3:DRAM的出货数量、出货金额的推移。(2015年第一季度–2020年第二季度)(图片出自:笔者根据WSTS的数据制作了此图。)

从上文可以看出,DRAM已经进入了出货数量居高不下的形势,原因究竟是什么呢?是不是三家DRAM厂家放弃了“不言而喻的默契”?本文就此展开论述。

首先说结论,对进军DRAM行业的中国厂家持有警惕态度的镁光开始迅速扩大生产,此外,三家DRAM厂商手握大权、且正在将主战场从智能手机转移至服务器方向,因此三家厂商都开始了增产。笔者认为,在MPU(处理器)存在供给不足的情况下,增产DRAM可能会引起存储半导体危机、或者带来连带效应的危险情况。

突然开始增产的镁光

在 2020年5月17日-20日举行的线上存储半导体国际学会–国际存储半导体研讨会(International Memory Workshop,IMW 2020)上,镁光的 Shigeru Shiratake先生公布了尖端DRAM量产的相关Road Map(图4)。

图4:三星电子和镁光的尖端DRAM的量产Road Map。(图片出自:笔者根据Shigeru Shiratake (Micron),”Scaling and Performance Challenge of Future DRAM”, IMW2020的资料以及笔者调查的资料,制作了此图)

从上图可以看出,镁光是以2019年1Z、2020年1α、2021年1β、2022年1γ、2023年1δ的形式,即“一年一代”的步骤量产尖端DRAM。一直以来镁光都是和图4中的三星一样以“两年一代”的形式量产尖端DRAM。然而,2019年以后,镁光将方针改为了“一年一代”。

此外,从TrendForce的Memory & Storage Division的Avril Wu先生在Web Seminar(2020年6月召开)上公布的数据来看,在2020年第一季度,DRAM销售额排名第三的镁光的晶圆月度投入数(Wafer Input)超过了SK海力士(图5),镁光和SK海力士的差距在同年第二季度达到了10k。因此,未来镁光的销售额排名有可能会超过SK海力士,成为第二。

图5:DRAM厂家的晶圆投入数(单位:k/月)。(图片出自:Avril Wu, “Must-Know Memory Market Movements: An Industry Transformed by the Pandemic”、TrendForce举行的2020年6月的Web Seminar的发布资料。)

从上文可知,镁光正试图引领DRAM的尖端技术、且正努力超过SK海力士的晶圆投入量,以获得DRAM销售额TOP2的宝座。那么,是什么促使镁光采取这样的行动了呢?

镁光对中国的DRAM厂家持有警惕态度

回顾DRAM的历史,一般情况下,市占率较低的企业和财务状况不佳的企业容易陷入破产、放弃事业的困境。首先,在2000年以前,几乎所有的日本DRAM厂家都放弃了DRAM的生产。其次,在2000年代,中国台湾的小规模DRAM厂家也开始撤退。后来,如上文所述,2009年Qimonda倒闭、尔必达存储半导体也在2012年倒闭、被镁光收购。

在如今的中国,ChangXin Memory Technologies(CXMT)和紫光集团这两家公司正试图加入尖端DRAM的行列。笔者认为这两家公司能够量产1X代的尖端DRAM的可能性较低,但是,万一如果有某家中国企业成功量产的话,那么来自中国的DRAM将会席卷全球,很可能会引起DRAM市场的激烈竞争。

真的发生以上情况,多少会对TOP1的三星电子造成一定打击,但影响不会很大。此外,背后有大型财团支撑的SK海力士应该也不会倒闭。但是,毫无背景的、三家公司中市占率最低的镁光可能会面临较大风险。

总之,现在的镁光抱着“下一家倒闭的公司可能是镁光”这样的警惕态度。而且,为了在最艰难的环境下获得生存,镁光定下了引领先进技术、很有必要确保TOP2地位的目标。镁光的这些行动与增加出货数量不无关系。

为何三家公司都增加了晶圆投入量?

我们再看下图5。不仅是镁光,三星和SK海力士都计划在2020年增加DRAM的晶圆投入量。晶圆投入量增加的话,吐出量(Out Put)自然也会增加。因此,2019年第三季度以后DRAM的出货数量之所以居高不下主要是因为三家DRAM厂商增加了晶圆的投入量。

那么为什么三家厂商在同一时间增加晶圆的投入量呢?可能是三星和SK海力士看到镁光的增产,怀着“绝对不要落后于镁光”的竞争心态增加了晶圆的投入量。尤其是处在TOP2的SK海力士,这种心态或许更强!

但是笔者却认为真正的原因不在此。那么,三家厂商增加晶圆投入量的原因何在呢?

DRAM的主要战场从手机转到了服务器

图6是TrendForce的Memory & Storage Division的Mark Liu先生在2020年6月召开的Web Seminar上公布的各种用途的DRAM的生产量(以2Gb为换算单位),2019年及以前为实绩、2020年以后为预测。从图6我们可以看出以下内容。

图6:各种用途方向的DRAM的生产量(单位:以2Gb换算,100万个)(图片出自:笔者根据Mark Liu , “The Opportunities and Challenges for Server Supply Chain After Pandemic”, TrendForce举办的2020年6月的Web Seminar的数据制作了此图。)

2014年之前,PC方向的DRAM用量最大!然而,2015年开始,“主角光环”从PC转移到了智能手机。据TrendForce预测,在2021年之前,智能手机方向的DRAM将会占最大份额,而且,2022年以后,DRAM的主战场将会从智能手机转移到服务器。

总之,牵引着DRAM的电子产品经历了PC、智能手机,如今开始逐步向服务器转移。而且,三家DRAM厂家为了把握住服务器市场的优势,开始增加晶圆投入量,这是2019年第三季度以后DRAM出货数量居高不下的直接原因。

DRAM的竞争时代拉开序幕

综上所述,自2019年第三季度以来,DRAM的出货数量一直居高不下,第一个原因是镁光处于对中国DRAM厂家的戒备,考虑到公司即使在艰难的环境下也可以得以生存,调整公司方针为“一年一代”,且为了从销售额上超过SK海力士以成为TOP2,增加了晶圆的投入量。

第二个原因(这是本质原因),DRAM的主战场正从智能手机转到服务器,三星、SK海力士、镁光为了掌握服务器市场的霸权地位,三家厂商都增加了晶圆的投入量。

从以上分析可知,三家厂家已经结束了在“不言而喻的默契”之下进行生产的时代,且正围绕服务器市场的霸权而展开了竞争。

那么,究竟是谁掌握着服务器市场DRAM的霸权呢?我们不能对此熟视无睹。如果三家厂商都开始增产,势必引起供给过剩、价格暴跌。

DRAM增产、引起存储半导体行情低迷

令笔者担忧的事情还是出现了!进入2020年,DRAM的价格高涨、在4月-6月期间,服务器方向的DRAM(32GB,DDR4)的大宗交易价格保持在143.1美元(约人民币1,001.7人民币)的高价,进入7月,下滑至134美元(约人民币938元)(图7),不仅如此,被称为大宗交易交个指数的8G DRAM(DDR4)和128G NAND(MLC)也在7月份出现了价格下滑(图8)。

图7:服务器方向的32GB DDR4 DRAM的大宗交易价格推移。(图片出自:DRAMeXchange于2020年7月31日公布的数据。)

图8:8G DRAM和128G NAND(MLC)的大宗交易价格。(图片出自:笔者根据DRAMeXchange的数据制作了此图。)

由于笔者有一种“不祥”的预感,因此也调查了每个季度的MPU(处理器)、DRAM、NAND的出货数量的推移(图9),请看下图MPU的出货数量的推移。

图9:每个季度的MPU、DRAM、NAND的出货数量(\~2020年第二季度)。(图片出自:笔者根据WSTS的数据制作了此图。)

在2016年第三季度(英特尔10纳米启动失败的时候)MPU出货了1.36亿个,2019年第一季度下滑了4,800万个,为8,800万个。笔者认为主要原因如下:AMD将7纳米以及后续产品交给TSMC代工,且发布高性能的MPU,与之相对,英特尔不得不继续为14纳米延命,为了实现高性能化,不断增加Core数,结果,芯片尺寸增大、 最终导致从单个晶圆上获得的芯片数量减少。

后来,在2019年的第四季度,MPU的出货数量恢复至1.06亿个。如果说与峰值相差3,000万个的话,那么2020年第二季度的出货数量下滑到了9,900万个!在MPU供给不足的情况下,增产DRAM,DRAM会出现供过于求、价格暴跌!到底是哪家公司导致的MPU供给不足呢?

又是英特尔的原因

最近关于英特尔的“丑闻”不断!比方说,英特尔的CEO–Bob Swan先生在2020年7月末的2020年第二季度财报会上,承认“7纳米的启动延迟了半年(实际上是1年?)”,而且表示“在2022年之前,会决定是否在公司内部研发新一代工艺技术、还是使用外包公司?”

笔者认为,相对于可能会外包给TSMC的7纳米和眼下并未全部启动的10纳米而言,14纳米的MPU更令人担忧。在TrendForce的Mark Liu的发表中,提到了英特尔和AMD的用于服务器的MPU的技术蓝图。(图10)

图10:用于服务器的MPU的技术蓝图。(图片出自::Mark Liu , “The Opportunities and Challenges for Server Supply Chain After Pandemic”, TrendForce举办的2020年6月的Web Seminar的资料。)

自2019年第二季度开始, AMD已经开始利用TSMC的7纳米来生产用于服务器的MPU—“EPYC”(Code Name:“Rome”),且已经公布。AMD计划在2020年第四季度销售TSMC生产的“Milan(研发代码,将EUV应用于孔中)”。TSMC已经开始量产5纳米,且尖端工艺进行得很顺利,因此MPU出货数量下滑的原因不在于AMD。

问题在于英特尔。自2020年年初以来,英特尔计划用14纳米制程生产“Xeon E”系列的用于服务器的MPU(Code Name:Comet Lake E)。但是,这款新的MPU的良率似乎不太乐观。结果导致全球MPU出货数量下滑。

服务器方向的DRAM的增产,需要引起注意!

就X86架构的处理器市场占比预测而言,2020年第三季度中英特尔占比65.8%,AMD占比接近34.2%(图11),未来如果英特尔继续这样,真的可能会被AMD超越。

图11:x86处理器的市场占比(2020年第三季度为预测)。(图片出自:笔者根据PassMark (CPU Benchmark)的数据制作了此图。)

但是,更令人担忧的是由于英特尔的缘故,全球MPU供给不足的问题一直得不到解决,而服务器方向的DRAM和NAND将会出现供给过剩、充斥市场、价格下滑,最终再次陷入存储半导体泡沫的困局。为了避免以上情况的发生,三家DRAM厂家需要在密切关注MPU出货数量推移的同时,生产服务器方向的DRAM。

作者介绍:

汤之上隆 细微加工研究所所长生于1961年,出生于日本静冈县。毕业于京都大学研究生院(硕士课程为原子核工学专业),后就职于日立制作所。此后16年中,先后在中央研究所、半导体事业部、设备研发中心、尔必达(因工作调动)、半导体前沿技术公司研发协会(即Selete,因工作调动)从事精密加工技术研发工作。2000年,被京都大学授予工学博士学位。目前,担任半导体产业和电力机械产业顾问及撰稿人,细微加工研究所所长。著有《日本“半导体”的战败》《“电器、半导体”产业大崩溃的教训》、《日本型制造业的败北,零战·半导体·电视机》。

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