DRAM存储芯片三雄决战DDR5

在DDR5 DRAM成为英特尔“Alder Lake”第12代处理器的标准配置后，AMD近日宣布其7000系列处理器将支持DDR5内存，并于9月27日正式上市。AMD表示，该平台将不再支持DDR4而仅支持DDR5产品，这无疑将进一步扩大对DDR5内存的需求。DDR5似乎只是DRAM激烈市场竞争的一个“导火索”。围绕EUV光刻等DRAM领域的先进技术，三星、SK海力士、美光一直紧跟其后，不断推动DRAM领域迎来新的发展趋势。毫无疑问，三大DRAM厂商围绕DDR5的竞争正在进行。

三星抢占DDR5内存芯片新阵地

三星、SK海力士和美光是内存芯片重要细分领域DRAM当之无愧的领导者。根据研究机构IC Insights的数据，2021年，三大厂商占据了DRAM市场94%的份额。具体来看，三星作为DRAM市场第一大企业，市场份额为43%；三星的“韩国同胞”SK海力士市场份额为28%；美国的强劲发展趋势也令人瞩目，目前占据DRAM市场份额的23%。

作为一种发展中的高带宽计算机内存规格，DDR5在DRAM市场上越来越受到关注，它可能成为三家厂商提高市场竞争力的重点之一。据了解，与DDR4相比，DDR5将提供两倍以上的有效带宽，有助于缓解各核心的带宽紧张，进一步促进CPU核心数量的增加，逐年提升运算能力。

事实上，三大厂商宣布2021年下半年量产DDR5产品。作为DRAM市场排名第一的厂商，三星自然不会错过这个发展机遇。

2021年，针对DDR5模块，三星选择帮助数据中心、企业服务器和PC应用充分利用DDR5的性能，完成高要求和内存密集型任务。2021年5月18日，三星宣布推出集成能源管理电路——S2FPD01、S2FPD02和S2FPC01，用于DDR5双列直插式内存模块(DIMM)。

目前，三星正在与AMD合作开发单个DDR5内存产品，容量为512GB甚至1TB。记者了解到，三星在与AMD的讨论中找到了DDR5 DRAM新的研发方向，可将内存核心容量提升至32Gb，堆栈层数提升至8H。在各种技术下，可以实现32Gb、3DS、8H堆栈，使系统内存容量提升到32TB。

三星TSP副总裁Younggwan Ko此前表示，随着存储半导体变得更加强大，封装技术必须与存储半导体共同发展。三星的竞争对手已经将MSAP封装技术用于DDR5内存，三星正试图将这种封装技术用于DDR6。三星DDR6设计预计2024年完成。

在抢占DDR5存储芯片新阵地的过程中，三星也没有忽视极紫外光刻技术这一当前DRAM市场“兵家必争之地”的应用。

公开资料显示，EUV工艺采用波长10~14nm的极紫外光作为光源，刻蚀各向异性明显改善，可以大幅提高集成电路的分辨率和良率，大幅提高DRAM产能和良率，降低DRAM生产成本。

2020年3月，三星率先使用EUV光刻技术，同年10月开始量产基于EUV的14nm DRAM。在这一过程中，三星将其最先进的14纳米DDR5上的EUV层数量从两个增加到五个DRAM工艺。

三星对EUV光刻技术的追求仍在继续。2021年11月，三星称已由EUV科技研发出14nm 16Gb低功耗双倍数据速率5X DRAM，专门用于5G、人工智能、机器学习等大数据终端的高速率应用。今年2月，三星正式表示，其基于1z纳米工艺的EUV光刻技术的DRAM已经完成量产。

目前三星还在规划建设长期产能，希望通过扩大产能来等待新一轮的市场周期，为其后续发展储备能量。

最近，三星计划在韩国京畿道平泽市再建三条生产线。考虑到每个半导体工厂需要超过30万亿韩元的投资，三星电子将在这个项目上投资100万亿韩元。

EUV光刻或SK海力士竞争芯片

三星的“韩国同胞”也是其最大的竞争对手——SK海力士，在DRAM市场占有28%的市场份额，对于DDR5也是必然。单个时间节点来看，SK海力士在DDR5市场领先，2021年10月推出全球首款DDR5产品。产品发布的时间节点略早于其他两家厂商。

近日，SK海力士宣布研发出首款基于DDR5 DRAM的CXL内存样片。SK海力士表示，基于PCIe的CXL是为高效利用CPU、GPU、加速器、内存等而开发的新的标准化接口。SK海力士研发的第一款CXL内存是96GB产品，采用最新技术node 1nm DDR 524GB。SK海力士有望在近期的全球半导体活动中推出实体产品，明年开始量产。

SK海力士将与JSR共同开发DRAM EUV光刻胶，以此推动金属氧化物PR在EUV的应用，确保自己领先的存储技术。

“内存产品的制造工艺在不断进化，已经进入10nm阶段。随着产品对性能和功耗要求的提高，技术演进将需要EUV光刻机来探索。”迪顾问的资深IC分析师告诉记者。

在产能扩张方面，SK海力士基本按计划推进。今年将花费约21万亿韩元来建设DRAM和NAND产能。9月6日，记者从SK海力士获悉，SK海力士将在韩国忠北清州新建半导体制造工厂M15X。据悉，M15X将于今年10月开工，预计2025年初完工。决定今后5年投资约15万亿韩元。对此，SK海力士副总裁朴郑好表示，M15X的开放将是公司为未来增长奠定基础的第一步。

美光在先进工艺的研发方面实力雄厚。

除了“韩流二人组”，美光的强劲发展态势同样引人注目。目前，美光占据了23%的DRAM市场份额。

随着DRAM相关技术的成熟，美光在先进DRAM技术研发方面的市场表现同样可圈可点。记者从美光获悉，美光宣布基于1α节点的DRAM产品于2021年批量出货，这一工艺在密度、功耗、性能等方面均有较大突破。美光科技与产品执行副总裁斯科特·德博尔(Scott DeBoer)表示，“与上一代1z DRAM工艺相比，1α技术将内存密度提高了40%。”

最近美光在DDR5产品的研发上也表现出了可喜的进展。记者了解到，美光科技CEO桑杰·梅罗特拉(Sanjay Merotra)于8月29日宣布向企业出售服务器用DDR5 DRAM。

据美光介绍，其DDR5产品的传输速率可达4800 mt/s，比现有DDR4快1.87倍左右，系统性能最高可提升85%。相比DDR4，CPU性能有所提升，人工智能和高性能计算的性能也能发挥到极致。

与三星和SK海力士相比，美光在EUV的光刻技术起步稍晚。或许三星和SK海力士对EUV光刻技术的追求给美光带来了一些压力，美光现在使用EUV光刻技术进行DRAM开发。据了解，美光计划从2024年开始将EUV纳入DRAM发展路线图。今年5月26日，美光表示，将在中国台湾省新工厂开业后，引进最先进的EUV设备生产1αnm DRAM工艺。

美光也采取了相应的措施来提高产能。9月1日，美光科技宣布，计划在2030年前投资150亿美元，在美国爱达荷州博伊西新建一座尖端内存制造工厂。

存储器产品是大规模集成电路的通用产品，标准化程度高，重复生产比例高。TrendForce集邦咨询分析师吴雅婷表示，三家原厂可以提前做好新厂建设的准备，因为工艺改进带来的供给侧bit增长空间有限。

作为新一代DRAM产品，DDR5在速度和效率上相比DDR4有明显提升。不过，智谋研究高级分析师张认为，虽然三星、海力士、美光都推出了DDR5产品抢占市场，但仍无法影响目前的DRAM市场格局。目前服务器和电脑内存市场的产品多为DDR4，2013年上市。2021年，DDR4的市场份额达到90%。

吴雅婷对DDR5的发展非常乐观。在她看来，随着时间的推移，预计从2023年开始，DDR5将逐渐引入服务器，DDR5有望取代DDR4。DDR5 DRAM将迎来快速普及期，成为市场供应/采用的主流产品。

杨君刚还认为，DDR5将取代DDR4成为DRAM的主流产品，随着产品单价和产能满足需求，以及Intel、AMD等厂商积极应用，三家公司在DDR5 DRAM领域的竞争将更加激烈。