存储器产业(1):DRAM驱动半导体制造工艺改进的时代

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半导体是一个高科技产业，需要持续投资发展尖端技术，创造新的经济价值。凭借早期进入市场的优势，领先的半导体公司可以产生可观的利润，并利用这些利润开发更先进的制造工艺，以扩大其领先优势。通过增加资本支出，他们可以建立更强大的规模经济。这种良性循环是企业在高科技行业竞争的制胜法宝。

存储器是半导体行业中最大的子类别，常见的存储器类型包括DRAM、NAND闪存、NOR闪存、EEPROM和新兴存储器。存储器的产值约占整个半导体市场的25-30%。从单个半导体产品的产值来看，DRAM约占半导体市场的13%，其次是NAND Flash (11%)和CPU (9%)。虽然这些数字每年都有轻微的变化，但顺序基本保持不变，因此与内存相关的竞争策略会强烈影响半导体行业的增长。

不同存储板块的发展大致可以分为四个时代:(DRAM驱动半导体制造工艺改进的时代(1980-2000)；(2)公司利用DRAM和2D NAND闪存的制造工艺和设备的时代(2000-2013)；(DRAM与3D NAND flash的技术分流时代(2013-2022)；(4)为记忆创造新经济价值的时代(2022年以后)。

DRAM是如何成为过去半导体制造工艺改进的主要驱动力的？原因有三。首先，从技术角度来看，DRAM存储器的主体是由比特的存储单元构成的，制造工艺的成熟程度与成本紧密相关。第二，由于DRAM产品是按照相同的工业规格设计的，不同制造商生产的产品之间没有性能差异，成本成为决定产品竞争力的主要因素。第三，DRAM是唯一能够产生足够的运营利润来投资开发更先进的半导体制造工艺的半导体子类别。

这里要提一下“公司自主开发内部技术的门槛”这个概念。开发前沿技术显然是一个非常昂贵的过程，相关费用是从一个公司的运营利润中积累的。一家公司必须首先获得一定的市场份额，然后才能积累足够的营业利润来越过这个门槛。根据经验，一家公司必须占其所在半导体子类别全球营业额的15%,才有能力独立开发先进工艺。同样的规则也适用于内存部门和逻辑代工部门。

由于内存行业的现实和竞争结构，每个内存公司都希望提高其规模经济性，并加快其先进工艺的开发。如今，内存行业中的领先公司都在企业集团、技术开发合作伙伴关系或横向兼并的资金支持下，成功跨越了这一门槛。

在这个时代，DRAM是半导体制造工艺改进的驱动力，内存公司之间最常见的商业模式是领先的公司将其技术许可给合作伙伴，以换取他们的生产能力。在这种模式下，领先公司以相对低廉的价格向潜在竞争对手提供技术，以换取生产能力，从而扩大其生产和研发规模。对于获得先进制造工艺的公司来说，这种模式有助于节省开发自己技术的时间，但可能会限制其利润，因此这种战略不适合长期竞争。这种商业模式满足了参与双方的需求，并在这个时代流行，也导致了台湾DRAM部门的崛起。

无论如何，在此期间，DRAM在推动半导体先进工艺的进步方面发挥了重要作用。这一点从DRAM是第一个采用12英寸晶圆厂的内存部门，以及DUV、CMP和其他重要的制造工艺和设备就可以看出。

(编者注:这是DIGITIMES顾问林宇民撰写的关于内存行业系列文章的一部分。林1988年获得物理学博士学位，任教于国立中央大学，随后转入科技行业。林曾担任茂德科技董事兼副总裁，康戴尔国际科技总裁。他是台湾半导体的顾问成员，黄光论坛的主席，以及台湾半导体工业协会的监事会主席。现为台湾大学物理系客座研究员。主要研究领域为新材料、新机制、量子信息基础研究。他是台湾量子计算与信息技术协会的常务监事。)