【專題 | 「光刻機」光刻技術_ASML光刻機_國產光刻機_EUV光刻機】

　　2021年，全球存儲器市場先揚后抑，前三個季度內存價格一路攀升，第四季度卻轉為供過于求，價格開始下跌。2022年，隨著三大原廠對EUV的應用將進一步增加，DRAM的成本構成逐步改變，NAND閃存也將進入172層時代，存儲器的市場形態或將展現出一些新的特征。

　　長短料效應明顯，存儲器或將供過于求

　　2021年，在5G商用以及新冠肺炎疫情所催生“宅經濟”的影響下，市場對芯片的需求持續增長，缺芯成為制約諸多產業發展的瓶頸之一，直到年底長短料問題依然困擾著終端廠商。然而，存儲器的市場走勢卻與邏輯芯片并不一致。集邦咨詢資深研究副總經理郭祚榮介紹，今年上半年，人們大多仍維持在家上班與上課，終端企業也因強勁需求而持續拉高庫存水位，讓前三季度DRAM內存價格一路往上攀升。但第四季度需求下降，DRAM內存產業也從供不應求轉為供過于求，價格開始下跌。

　　NAND閃存市場存在類似情形。受益于數據中心、企業級固態硬盤市場需求的增長及智能手機廠商備貨旗艦新機的影響，第三季度NAND閃存營收再創新高，達到188.8億美元、季增15%。但值得注意的是，PC OEM訂單需求開始轉弱，這有可能成為NAND 閃存市場趨勢轉換的一個警訊。目前供應鏈中長短料問題依然存在，而NANDFlash產品屬于供給相對充足的產品，數月以來的累積已使庫存水位增加。因此，分析機構普遍預期未來一段時間，推動市場與價格增長的動能將會減弱。

　　有鑒于此，人們對2022年存儲器市場增長情況并不十分看好。集邦咨詢報告預測，2022年的DRAM供給位元增長率約18.6%，然而由于目前買方庫存水位已然偏高，加上2022年需求增長率僅17.1%，所以明年DRAM產業將由供不應求轉至供過于求。不過，DRAM的市場壟斷呈度較高，整體產值并不會大幅下跌，預估2022年的DRAM總產值將達915.4億美元，年增長幅度將上升0.3%。至于NAND閃存由于2021年增幅已高，2022年的需求增長幅度將下降，NAND有可能進入下一輪的跌價周期。

　　CFM閃存市場總經理邰煒也表示，在“缺芯”大背景下，終端廠商加大了囤貨力度。在今年二季度，雖然市場的供不應求態勢依舊持續，但是部分終端客戶因overbooking引發砍單。雖然服務器需求仍在，但迫切性已有所下降，PC及智能手機客戶砍單，存儲市場供需關系已經由全面供不應求轉變為結構性供需失衡。

　　采用EUV光刻，DRAM有望突破1x nm節點

　　DRAM內存的制造需要用到非常精細的光刻工藝。從原理層面上看，存儲信息受到存儲電容、訪問晶體管、字線以及位線等的影響，工藝微縮是降低DRAM成本和芯片尺寸的關鍵?；乜碊RAM的發展歷程，歷經了2008年的4xnm級別(49nm～40nm)、2010 年的3xnm級別(39nm～30nm)。自2016年以來，DRAM一直處于1xnm級別(19nm～10nm)。三星、SK海力士和美光三大存儲廠商在這一階段均推出多代工藝。

　　根據半導體專家莫大康的介紹，隨著工藝的微縮，制造廠商不得不使用多重圖形化與光刻方案加以應對，這導致工藝步驟的增加與生產成本的上升，有效的解決方案是采用EUV光刻技術。半導體行業一直在準備以EUV光刻機實現10納米級規模的工藝?！笆褂? EUV，可以獲得更好的圖形保真。因為如果掩模層堆疊得越多，獲得的圖像就越模糊。”VLSI Research 首席執行Dan Hutcheson亦表示。

　　目前，三大DRAM原廠均已先后進入EUV DRAM市場。2020年三月，三星便推出業界首款基于EUV的10納米級DDR4 DRAM 模塊;今年10月三星宣布將使用EUV的層數增加至5層，進一步減少了工藝步驟。今年7月，SK海力士采用EUV工藝量產第4代(1a級別)DDR DRAM。美光亦于日前表示在今年年底在研究設施中安裝EUV光刻設備，將把新設備應用于量產線進行實驗，然后再正式投入量產。美光在三大存儲器原廠中對采用EUV相對保守。2022年DRAM有望全面進入EUV時代。

　　目前DRAM芯片仍處于1x nm級別。通常19 nm～16nm節點泛指1x節點，16 nm～14 nm 為1y，14 nm～12 nm是1z nm。再往下發展，美光提出過1α與 1β節點(SK海力士稱1a和1b)。但業界都認為，DRAM 技術再往下微縮，難度非常大。EUV的全面引入或將開啟新的契機。同時，這也有望進一步降低DRAM的單位成本，對2022年以后的內存市場增添新的變數。

　　176層入場，3D NAND再堆“新高”

　　不同于DRAM至今仍糾結于2D平面的方寸之間，NAND閃存廠商已經開啟在3D堆疊領域的“爭戰”。2022年，176層3D NAND或將成為市場競爭的主旋律。

　　早在2020年11月，美光就在業界率先宣布量產176層3DNAND。SK海力士也在不到1個月后發布176層512Gb TLC NAND Flash。三星將在平澤第三工廠(P3)安裝新的3D NAND產線，提高176層3D NAND產量，屆時三星每月投片量將達4萬~5萬片。鎧俠主力工藝目前為112層，預計2022年將投產162層。

　　專家表示，當前各大原廠的主力工藝在96層和128層，176層的產能占比約為5%，2022年，這個比重預計將進一步提升，預計到2022年底176層NAND的產出比重將超過25%。集邦咨詢表示，由于NAND Flash堆疊層數的技術推進，未來供應商仍將持續追求推進更高層數，以降低每GB的生產成本。因此，預期該產業的資本支出仍有增長空間，供應商同時開始研發2XX層產品技術。

　　終端市場加速導入，DDR5可望成為主流

　　隨著大數據云計算以及人工智能的快速發展，現代數據中心對于提升內存帶寬的需求十分強烈，如此才可匹配快速增長的處理器內核數量。這就使得DDR5內存的應用開始加速，有望在2022年成為市場的主流。Cadence IP集團產品營銷副總裁 Rishi Chugh表示：“DDR5 的主要優勢在于其密度，因此特別適合企業、云和大數據應用。”

　　2007年DRAM產業迎來DDR3時代，2012年正式步入DDR4。JEDEC規范組織雖然在2017年即已開始制定DDR5標準，但是最終規范2020年才全部完成。不過在標準制定的同時，內存廠商也在致力于相關產品的開發。2015年時，三星電子就已經開始研究DDR4的下一代產品，并披露出部分技術細節和規劃。美光科技、SK海力士也不甘落后，紛紛加緊布局開發。2018年10月，Cadence展示了首款DDR5內存驗證模組，其中DRAM芯片來自美光科技，而接口層則采取自研，產品容量16GB，數據傳輸速率4.4Gbps。2020年，美光科技宣布開始向客戶出樣DDR5，產品基于1z納米工藝，性能相比DDR4提升了85%。

　　目前，DRAM廠商三星電子、SK海力士、美光科技等廠商都已提出DDR5/LP DDR5的產品規劃，并發布相應產品。在經過多年等待之后，DDR5時代的腳步終于臨近。有分析認為，2020—2021年已有部分DDR5/LPDDR5產品被推出，2022—2023年DDR5/LPDDR5有望從高端市場向中端和消費級市場拓展，屆時DDR5將超越DDR4成為市場的主流。

　　美光科技移動產品事業部市場副總裁ChristopherMoore指出，5G網絡的部署將大大促進LPDDR5的應用與普及。5G網絡具有高速的特點，也會要求有LPDDR5這樣更高速和性能更好的內存進行配套，提升終端設備的運行體驗。服務器和汽車對DDR5的導入也將提速。

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